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Más rápido que la luz

 
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oevega
Alcaide
Alcaide



Registrado: Jun 24, 2008
Mensajes: 1783
Ubicación: Santiago - Chile
MensajePublicado: Lun Jul 04, 2011 5:07 am    Asunto: Más rápido que la luz Responder citando

Hasta ahora la ley de Einstein, que nada puede viajar más rápido que la luz, se ha respetado religiosamente.

Sin embargo, nuevas teorías de la física están abriendo "agujeros de gusano", o agusanando si me lo permiten, esta vieja teoría de Einsten.

Las teorías que violan el dogma de Einstein son.

(1) La idea de los agujeros de gusanos que conectan regiones apartadas del espacio tiempo.

(2) El empuje Wrap, que viene de la CF y que fuera formalizado por el físico mexicano Alcubierre, y que consiste en viajar más rápido que la luz, creando una ola de espacio-tiempo que transporta una nave sin necesidad de moverse.

Ahora bien, al parecer, al menos en principio, existe la posibilidad de burlar el dogma de Einstein.
Ahora bien, si hasta ahora se han descubierto dos probables métodos para evadir la lapidaria sentencia de Einstein de que jamás viajaremos más rápido que la luz, ¿no sería posible que en los próximos siglos se encuentren todavía otras formas de evadir tal ley? ¿Daremos alguna vez con un método práctico que nos permita burlarnos de la prohibición de Einstein?

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Halcyon
Terrateniente
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Registrado: Apr 30, 2007
Mensajes: 790
MensajePublicado: Lun Jul 04, 2011 5:36 pm    Asunto: Responder citando

Eso de que los agujeros de gusano o los wrap drives violen la teoría de Einstein es totalmente falso.

Al fin y al cabo ambos conceptos se basan en soluciones de las ecuaciones de la relatividad general.

En ambas soluciones nunca se viaja localmente a mayor velocidad que la luz, que es lo que afirma la teoría de Einstein. Lo que sucede es ligeramente diferente en ambos casos.

En los agujeros de gusano lo que sucede es que la distancia entre dos puntos dados del universo es diferente yendo por el interior del agujero que por el exterior. El nombre explica muy bien la idea. Si uno intenta ir de un punto a otro de la superficie de una manzana el camino por el interior de la manzana, el que podría seguir un gusano que hiciese un agujero en la manzana, siempre será mas corto que el que va por la superficie. Eso si, por el interior del agujero de gusano siempre se va a una velocidad inferior a la de la luz

En un wrap drive lo que tenemos es un dispositivo que acorta el espacio (recordemos que el espacio es deformable) que hay por delante de la nave y estira el que hay por detrás. De ese modo la distancia entre ambos puntos siempre es la misma que antes de encenderse el wrap drive (o motor de curvatura). Al estar avanzando siempre hacia un espacio contraído la nave realmente no tiene que recorrer toda la distancia que media entre ambos puntos antes de conectarse el wrap. Pero, ciertamente, en todo instante viaja a una velocidad menor que la de la luz.

Respecto a la viabilidad práctica de ambos escenarios hay que decir que ambas soluciones requieren el uso de materia exótica (un tipo de materia que viola lo que se llaman condiciones de energía débil). No se ha encontrado ese tipo de materia en laboratorio. Hay modos de conseguir violar la condición de energía débil usando materia ordinaria (por ejemplo el efecto casimir). Pero la violación que se consigue es muy débil. Estrictamente eso podría valer ya que hay soluciones de agujero de gusano que usan una cantidad arbitrariamente pequeña de materia exótica. Pero en la práctica es inviable a día de hoy. La materia exótica sirve para estabilizar el agujero, pero primero hay que crearlo. He leído algún artículo en el que se puede crear un agujero de esos dejando colapsar una nube de gas de materia exótica. Una vez formado ya podría reconfigurarse el agujero par que requiriese menos materia exótica, pero primero es requerido fabricarlo.

Puede que haya algo que se me este pasando, pero estoy bastante al tanto de estos temas y no es muy sencillo que sea así.

Total, que en la práctica, no parece que estemos cerca de ser capaces de fabricar ninguno de esos chismes.

Ligeramente más prometedor es el asunto observacional. Hay algunos artículos que muestran que caso de existir en la naturaleza esos agujeros de gusano tendrían algunas características que, en circunstancias favorables, podrían permitir que fuesen descubiertos por observaciones astronómicas.

Respecto a lo que puede descubrirse en el futuro no voy a hacer hipótesis en este momento, que justo ahora tengo que irme y no me da tiempo de analizarlo adecuadamente.


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oevega
Alcaide
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Registrado: Jun 24, 2008
Mensajes: 1783
Ubicación: Santiago - Chile
MensajePublicado: Lun Jul 04, 2011 8:06 pm    Asunto: Responder citando

No dije que violaran la teoría de Einstein sino su dogma. Vale decir, que nada puede "viajar" más rápido que la luz. La clave de todo es que significa realmente "viajar".
Si nos metemos en un agujero de gusano, seguimos un atajo a otra localidad del espacio-tiempo y realmente no "viajamos" por el espacio que separa ambos extremos sino por el atajo. Lo mismo se da con la el wrap drive, en que es el espacio el que se mueve en vez del objeto.
Sin embargo, si ya hay dos maneras teóricas de hacer tonto a Einstein, ¿acaso no es posible que en el futuro se encuentren otras formas de burlar su prohibición?
Yo sueño con que haya manera de manipular los entrelazamientos cuánticos para burlar la prohibición de que no se puede transmitir información por ellos. ¿Cómo estar seguros de que no haya un truco, por ahi, que abra el camino?
En síntesis, quizás si la prohibición de Einstein sea no más que un obstaculo provisorio. Quizás en un futuro muy lejano se encuentren mejores formas de conquistar el universo en la escala de tiempo humana.

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Kveld
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Registrado: Feb 06, 2005
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MensajePublicado: Mar Jul 05, 2011 12:12 am    Asunto: Responder citando

El limite de la velocidad de la luz no es ni una "prohibición" ni un "dogma", es una consecuencia de la teoría de la relatividad...como por cierto lo serían los agujeros de gusano o el motor warp que, como brillantemente ha explicado Halcyon, no están en contradicción con lo expuesto por Einstein sino más bien todo lo contrario, le vendrián a dar la razón...

... y además, como curiosidad, el "nombre científico" de los agujeros de gusano es "puente Einstein-Rosen", ya que fue el mismo Einstein junto con Natham Rosen el que formuló dicha posibilidad nada menos que en 1935...asi que de tonto poco Laughing

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oevega
Alcaide
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Registrado: Jun 24, 2008
Mensajes: 1783
Ubicación: Santiago - Chile
MensajePublicado: Mar Jul 05, 2011 2:27 am    Asunto: Responder citando

Es un axioma de la teoría de la relatividad, más que una consecuencia.
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Edison
Leyenda
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Registrado: Jun 27, 2006
Mensajes: 9722
Ubicación: Barcelona
MensajePublicado: Mar Jul 05, 2011 6:47 am    Asunto: Responder citando

Pues no. Lo que se deduce de las ecuaciones es que si un objeto con masa alcanza la velocidad de la luz respecto a un sistema de referencia cuando se calcula su energía aparece una división por cero. Dicho de forma poco elegante, se necesitaría una energía infinita.

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Francesc
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Halcyon
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Mensajes: 790
MensajePublicado: Mar Jul 05, 2011 8:16 am    Asunto: Responder citando

Algunas aclaraciones pertinentes.

Los puentes de Einstein-Rosen son un tipo particular de agujeros de gusano,construidos a partir de la solución de Schwaschild, no el nombre científico general de agujeros de gusano. De hecho pertenecen a lo que se conocen como agujeros de gusano no transitables. Son no transitables porque uno debe atravesar un horizonte de sucesos y salir a una zona dónde estas detrás de un horizonte de sucesos de la que no puedes salir, aparte de otra serie de perrerías que no recuerdo. Además son muy artificiales, no hay ningún modo medio natural de que surjan a partir de distribuciones de materia conocida. Einstein los introdujo no pensando en que fueran atravesables sino en que la materia en realidad fuera agujeros de gusano. La idea es tomar una solución de Schwarschild y en vez de dejarla ir hasta radio cero conectarla con otra a un cierto radio (dentro del horizonte de sucesos). Ciertamente hoy día son una anécdota histórica y poco más.

La idea moderna de agujero de gusano, transitable, surgió cuando Carl Sagan estaba haciendo su novela "contact" y requirió a su amigo Jonh Archibald Wheeler que le diese detalles de como podría hacerse algo así. Wheeler entonces impuso una serie de condiciones a una métrica que conectara dos zonas alejadas del espacio-tiempo (o dos zonas de dos universos diferentes) y tal que fuera transitable (no hubiera muchas fuerzas de marea que matasen a los humanos, por ejemplo) aparte de unas condiciones sencillas de simetría. Obtuvo la forma general de esa métrica, parametrizada por dos factores (la función lapso y la función radio, si mal no recuerdo) y luego puso esa métrica en las ecuaciones de Einstein. El resultado es que el tensor energía momento (que representa al materia que genera esa métrica) debía tener materia exótica, como dije antes.

Si quieres darle un nombre "técnico" a los agujeros de gusano atravesables este sería agujeros de gusano de Lorentz (o lorentzian wormholes en inglés). Eso hace referencia a que se usa una métrica de Lorentz (la que corresponde a las ecuaciones de Einstein) en las ecuaciones. Como contraposición están los "euclidean whormholes" que usan una métrica euclidea (definida positiva) que se obtiene de la de Lorentz rotando el tiempo al plano complejo. Esos agujeros de gusano euclideos sirven para realizar transiciones entre unos vacíos y otros de la relatividad general y hay que tenerlos en cuenta en ciertos escenarios de física de partículas. Podrían, por ejemplo, hacer que los valores de las "constantes fundamentales" pudieran oscilar. Debo decir que Polchinsky demostró bajo condiciones bastante generales que este tipo de agujeros de gusano euclideos no deberían existir. En todo caso no tienen nada que ver con viajar de un punto a otro del espacio "mas rápido" así que no interesan para lo que aquí se trata.

Respecto a si la velocidad de la luz como limite es una deducción o un axioma de la relatividad debo decir que es lo segundo, un axioma. La relatividad especial empieza por imponer una cinemática, que es que la velocidad de la luz es constante en todo sistema inercial. Esto se traduce en que (c.t)^2=x1^2 + x2^2 +x3^2 (xi, con I=1,2,3, son las 3 coordenadas del espacio), que suele escribirse cómo que el intervalo ds^2= (c.t)^2 -x1^2 - x2^2 -x3^2 es el mismo en cualquier sistema de referencia (y en particular que es 0 cuando se viaja a la velocidad de la luz). Ese intervalo es la "métrica" de la que hablaba antes (realmente es algo un poquito mas complicado, pero no me voy a poner a hablar de tensores y a escribir matrices y vectores ahora).

Una vez se tiene esa métrica se deducen las transformaciones de Lorentz que son aquellas que dejan invariante esa métrica. Eso sigue siendo cinemática, pero ya nos salen ahí los famosos factores (1-v^2/c^2)^1/2 en el denominador, que se anulan cuando v= c y que son el motivo último de que si algo en un momento es mas lento que la luz no pueda nunca llegar a moverse a la velocidad de la luz pues hace que cualquier cantidad que para un observador con v<c sea finita se vuelva infinita (o nula, según el caso).

Lo que dice Edison ya sería el último paso, introducir una dinámica. Ahí si aparecería lo que él dice, que la masa de un objeto crece con su velocidad y se haría infinita al llegar a la velocidad de la luz. Por eso motivo todo cuerpo que se mueva a la velocidad de la luz tiene masa (en reposo) nula. Eso sí, tiene energía y por tanto curva el espacio.

Aprovecho para recordar que si uno usa un cuerpo con masa en reposo imaginaria tendrá un objeto que siempre se mueve más rápido que la luz (en cualquier sistema de referencia) y que nunca puede llegar a ir tan lento como la velocidad de la luz, y mucho menos mas lento.Esos objetos, denominados taquiones (literalmente velozones, osea, partículas veloces) son hipotéticos, aunque hay que decir que el famoso bosón de Higgs, antes de romper la simetría electrodébil era un taquión. En el punto de vista moderno se acepta que un taquión señala una inestabilidad de una teoría y que cualquier teoría en el que un momento dado haya una partícula con masa taquiónica (que por una serie de motivos siempre debería ser de spin 0) evolucionará rápidamente a una nueva fase en la que el taquión desaparezca.

Si queréis mas detalles técnicos os remito a algunas entradas de mi blog:

http://freelancescience.wordpress.com/tag/wormholes/

http://freelancescience.wordpress.com/tag/taquiones/


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Edison
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MensajePublicado: Mar Jul 05, 2011 12:28 pm    Asunto: Responder citando

Hasta donde yo sé en la Relatividad Especial (la sencilla, vamos) solo tiene dos postulados:

1.-Los resultados de cualquier experimento en un cierto sistema de referencia que se desplaza con un movimiento de traslación uniforme son independientes de su velocidad. Es una generalización del principio de relatividad de Galileo. Está implícito que es posible definir un sistema inercial, lo cual no es nada trivial si se pretende que lo definido no forme parte de la propia definición.

2.- En cualquier sistema de referencia la velocidad de la luz (en el vacío) es independiente de la velocidad de la fuente de que procede. Como corolario, la velocidad es la misma en cualquier sistema de referencia.

A partir de aquí el resto se basa en aplicar estos dos principios sin manías, aunque a veces lleve a resultados aparentemente absurdos. Como la famosa paradoja de los gemelos, que tiene sentido cuando se introduce el movimiento acelerado en la T. R. General


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MensajePublicado: Vie Jul 08, 2011 3:20 am    Asunto: Responder citando

Esta claro. Si Einstein esta en lo correcto, y más de un experimento le da la razón, es imposible mover un objeto a velocidad mayor que la luz en el espacio. Me pregunto, ¿qué lo impide?

(Obviamente una fórmula no lo impide, pues estas no son más que un modelo de la realidad, y no la realidad misma. En caso que la realidad exista, por supuesto)

¿Por qué? ¿Que tiene el vacío que hace a la masa "crecer" impidiendo superar "c"? ¿Qué es "c" despues de todo? ¿Por qué la luz se mueve a velocidad "c"? ¿Qué hace detenerse a los relojes? ¿En qué se mueve? ¿Contra qué? Es c la velocidad en a la cual se mueve una onda "libre" en el espacio tiempo, y si es así, ¿se debe acaso a la geometría intrínseca de esta misteriosa entidad?

Esta locura del espacio-tiempo, con sus ondas de gravedad, energía del vacio, curvaturas del espacio, 11 dimensiones, cuerdas y otras cosas extrañas, me parece sospechosamente similares al antiguo "eter".

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MensajePublicado: Vie Jul 08, 2011 8:37 am    Asunto: Responder citando

El sonido se propaga por el aire a una velocidad de 340 m/s a grosso modo (no me apetece ir a buscar una cifra más exacta y menos si tenemos en cuenta que depende de la presión, humedad y otras variables. Si estás corriendo a 10 m/s o hay un viento de 10 m/s se propagará respecto a ti 10 m/s más despacio o más deprisa, dependiendo de si es a favor o en contra. Pero las perturbaciones electromagnéticas no necesitan un soporte material para viajar. Lo que se creía antes del siglo XX es que la velocidad de la luz lo sería respecto a algo, esto es el "eter", simplemente una referencia absoluta.

Lo que demostraron los experimentos y fué el punto de partida de Einstein, es que la velocidad de la luz en el vacío siempre era la misma independientemente de la referencia. En un símil un poco estúpido, es como si alguien ve gente subiendo por una escalera mecánica y todos tardan exactamente lo mismo en llegar al final, vengan despacio o corriendo. A partir de aquí lo demás es álgebra. Lo de las 11 dimensiones, los agujeros de gusano y cosas así no tiene mucho que ver con lo que dijo Einstein. Los aceleradores de partículas o el GPS, si.

Por cierto, aunque sea una discusión puramente semántica, cuando yo hablo de "masa" siempre será la masa en reposo. La masa que aumenta con la velocidad es energía.


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Jons
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MensajePublicado: Vie Jul 08, 2011 9:25 am    Asunto: Responder citando

Yo diría que a lo que oevega se está refiriendo en su último mensaje es a la cualidad de constante universal desde una óptica ontológica. No al qué sino al porqué.
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oevega
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Registrado: Jun 24, 2008
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MensajePublicado: Vie Jul 08, 2011 2:00 pm    Asunto: Responder citando

Edison escribió:
El sonido se propaga por el aire a una velocidad de 340 m/s a grosso modo (no me apetece ir a buscar una cifra más exacta y menos si tenemos en cuenta que depende de la presión, humedad y otras variables. Si estás corriendo a 10 m/s o hay un viento de 10 m/s se propagará respecto a ti 10 m/s más despacio o más deprisa, dependiendo de si es a favor o en contra. Pero las perturbaciones electromagnéticas no necesitan un soporte material para viajar. Lo que se creía antes del siglo XX es que la velocidad de la luz lo sería respecto a algo, esto es el "eter", simplemente una referencia absoluta.


Eso lo sabemos. Ya no hay un medio hecho de "átomos" que propague las ondas, como en el modelo del "eter". Pero sí existe un medio aún más esotérico o místico, llamado espacio-tiempo, que se puede curvar, que tiene energía, del cual nace la materia en forma espontánea Rolling Eyes, etc.
En resumen, el "eter" de hoy se llama "espacio-tiempo".


Edison escribió:

Por cierto, aunque sea una discusión puramente semántica, cuando yo hablo de "masa" siempre será la masa en reposo. La masa que aumenta con la velocidad es energía.


Más la energía es equivalente a la masa.
Este Einstein nos convirtió a todos en locos. Anda por ahí con George Cantor, que nos dejo a todos pensando en infinitos de distintos tipos.

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emiliomorote
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Mensajes: 1348
MensajePublicado: Mie Nov 09, 2011 9:44 pm    Asunto: Responder citando

Aunque soy “de letras” voy a diletar un poco en este tema:


La velocidad de la luz no se puede superar porque, como bien se ha dicho, para acelerar un cuerpo con masa (por lo visto hay partículas subatómicas que no la tienen) hay que usar una energía infinita. Además, un cuerpo de masa no despreciable va aumentando su masa conforme se aproxima a la velocidad de la luz. A la velocidad de la luz su masa es infinita. Creo que es lo mismo que he dicho antes pero con otras expresiones, sustituyendo la palabra “energía” por la palabra “masa”.

Otra cosa. Cuando un cuerpo se aproxima a la velocidad de la luz, su longitud va decreciendo. Una regla de un metro de longitud se contrae a la mitad (creo recordar) o sea, cincuenta centímetros, cuando se mueve a un 90% de la velocidad de la luz. A la velocidad de la luz su longitud es ¡cero! Queda claro por qué no puede ir a mayor velocidad de la luz: si lo fuera ¡su longitud sería negativa!

Esto que escribo aquí no son “teorías”, son realidades físicas que determinan parte del uso de la tecnología que usamos a diario (como los relojes de los aviones supersónicos que realizan vuelos trasoceánicos).

No se puede discutir la teoría de la relatividad, porque tiene realidad más allá de nuestras opiniones sobre lo que nos gustaría o lo que no. Sé que peco de dogmático, y por supuesto soy consciente de que dentro de doscientos años (o menos) se reirán de nuestra visión del universo como nosotros nos tomamos a chacota lo que pensaba Tolomeo. Pero al igual que las observaciones (erróneas) de Tolomeo dieron lugar al universo Copernicano, los errores que se hayan podido cometer por Einstein y sus epígonos y sucesores en la ciencia, serán la base de lo que los hombres del futuro pensarán del universo.

Un saludo de un diletante de “letras”.


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MensajePublicado: Dom Ene 08, 2012 12:19 pm    Asunto: Responder citando

De acuerdo, pero la pregunta clave es ¿Cómo?

Los axiomas de Einstein se parecen a los diez mandamientos, pues son simples órdenes sin explicación alguna.
Dice Einstein que la masa no puede viajar a velocidad mayor que la luz, pues crece. La pregunta clave es ¿cómo? O mejor aún, que mecanismo hace a la masa crecer.
Dice Einstein que la masa curva al espacio. De nuevo, la pregunta es como.
Y así, hasta la eternidad.

El problema, creo yo, es que Einstein nos legó un modelo matemático del universo, pero muy poco se sabe de la subyacente trama física del mismo.


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"Pretender contar estrellas sin saber contar nudos en el quipu... es digno de risa"
Inca Pachacútec (1400-1471) (quechua: Pachakutiq; "El que cambia el rumbo de la tierra" ) .
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Edison
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MensajePublicado: Dom Ene 08, 2012 7:23 pm    Asunto: Responder citando

El "cómo" es la propia teoría. La relatividad especial y las leyes de Newton sirven para dar coherencia a las observaciones del mundo real y permiten hacer predicciones. En el instante en que las predicciones dejan de cumplirse la teoría no sirve o, como mucho, solo sirve hasta donde deja de cumplirse.

Para un científico del siglo XIX la invariancia de la velocidad de la luz en el vacío era algo tan absurdo como lo era para Aristóteles o Santo Tomás de Aquino pensar que un objeto se mantiene en movimiento sin estar sometido a ninguna fuerza externa.

http://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Michelson_y_Morley

Si lo que preguntas es el "por qué", esto ya implica intencionalidad y no tiene respuesta científica.


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MensajePublicado: Dom Ene 08, 2012 7:45 pm    Asunto: Responder citando

Creo que el problema es que todo el mundo sabe las conclusiones finales de la TRG (lo de la dilatación del tiempo, el aumento de masa, la curvatura del espacio y esas cosas), pero muy pocos se han puesto a leer todo el postulado con las fórmulas matemáticas que lo soportan. Seré sincero al decir que yo comencé a leerlo y me perdí por completo a las pocas páginas, pero supongo que los físicos y los matemáticos sí podrán comprender todos sus postulados.

Sólo como muestra, en el siguiente enlace se tiene el libro que escribió el propio Einstein, en plan divulgativo. Está muy simplificado y digerido, y aún así llega un momento en que, si no tienes los conocimientos adecuados, simple y sencillamente dejas de entender qué está diciendo. Obviamente la teoría completa queda por completo fuera de nuestra liga.

http://www.librosmaravillosos.com/teoriarelatividad/index.html


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