Resumen del Libro Historia Del Tiempo de Stephen Hawking, Capitulos 1,2,3,4Descripción completa
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En el se detallan una breve reseña de la evolución de la contabilidad de costos. Espero les sea de ayuda.
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CAPITULO 1 NUESTRA IMAGEN DEL UNIVERSO Un conocido cientifico describio como l tier orbit lrededor del sol ! como el sol" s# $e%" orbit lrededor del centro de #n $st colecci&n de estrells llmd n#estr 'l(i) En el *o +,- AC el filosofo Aristoteles" f#e c.% de .ro.oner dos r'#mentos .r creer /#e l tierr er #n esfer redond en l#'r de #n .lto .lno) L sombr de l tierr sobre l l#n er siem.re redond ! /#e l estrell del norte .reci ms b0 en el cielo $ist desde el s#r /#e si se le mirb desde el norte) Aristoteles Aristoteles .ensb /#e l tierr estb /#iet ! /#e el sol ! l l#n ! los dems .lnets ! estrells se mo$in en orbits circ#lres lrededor de l tierr) Este modelo f#e .ro.#esto .or tolomeo" #n sistem r%onblemente .reciso .r .redecir l .osicion de los c#er.os celestes en el cielo) Un modelo ms sim.le" sin embr'o" f#e .ro.#esto en 11, .or #n c#r .olco" Nicols Co.ernico) S# ide f#e /#e el sol estb fi0o en el centro ! /#e l tierr ! los .lnets se mo$in en orbits cir#lres lrededor del sol) Dos stronomos" el lem lemn n 0o2 0o2nn nnes es 3e.l 3e.ler er ! el itl itli ino no 'li 'lile leo o 'li 'lile leii come comen% n%r ron on .o! .o!r r .#licmente .#licmente l teori co.ernicn" co.ernicn" des.ec2o des.ec2o de /#e l sorbits /#e .redeci no coincidin con ls /#e se obser$bn" est teori lle'o s# m#erte en 14-5 c#nd c#ndo o 'lil 'lileo eo comen comen%o %o obser obser$ $rr el cielo cielo noct noct#rn #rno o con con #n teles telesco co.i .io o ! se .erc .ercto to /#e /#e l obser obser$ $rr 0#.it 0#.iter er estb estb com. com.* *d do o .or .or $rio $rios s .e/#e .e/#e*o *os s stelites o l#ns /#e orbitbn lrededor de el) Esto im.licb /#e no todo teni /#e /#e orbit orbitrr direc directm tmen ente te lrede lrededo dorr de l tierr tierr"" como como Aristot ristotele eles s ! Tolomeo lomeo .ens .ensb bn) n) Al mismo mismo tiem.o tiem.o 0o2 0o2nn nnes es 3e.le 3e.lerr 2bi 2bi modifi modificd cdo o l teori teori de co.ernico" s#'iriendo /#e los .lnets no se mo$in en circ#los sino en eli.ses) En 1467 c#ndo Sir Isc Ne8ton .#blico s# libro P2iloso.2ie Nt#rlis Princi.i Mt2emtic #n de s#s obrs ms im.ortntes" Ne8ton no solo .romo$io #n teori de c&mo se m#e$en los c#er.os en el es.cio ! tiem.o" sino /#e tmbien des desrr rrol ollo lo ls ls com. com.li lic cd ds s mte mtem mti tic cs s nece neces sri ris s .r .r nl nli% i%r r dic2 dic2os os mo$imientos" mo$imientos" dems .ost#lo .ost#lo l le! de l l 'r$itcion 'r$itcion #ni$ersl #ni$ersl de c#erdo l c#l cd c#er.o del #ni$erso er trido 2ci los dems c#er.os .or #n f#er% /#e er ms f#erte c#nto ms ms t#$iern los c#er.os ! c#nto ms cerc est#$iern #no del otro) Ne8ton com.rendio /#e" de c#erdo s# teori de l 'r$edd" ls estrells deberin trerse #n 2ci otr" .or lo tnto .reci /#e no .odin .ermnecer esencilmente sin mo$imiento Otr ob0ecion #n #ni$erso infinito esttico es normlmente trib#id l filosofo lemn 9einric2 Olbers" /#ien escribio sobre t# teori en 16:+) L dific#ltd es /#e en #n #ni$erso infinito esttico csi c#l/#ier line de $ision terminri en l s#.erficie de #n estrell) L#e'o #no .odri es.err /#e todo el cielo .#dier ser
tn brillnte como el sol" incl#si$e de noc2e) El contr r'#mento de Olbers er /#e l l#% de ls estrells le0ns estri osc#recid .or l bsorcion debid l mteri intermedi" l #nic mner de e$itr l concl#sion de /#e todo el cielo noct#rno deberi de ser tn brillnte como l s#.erficie del sol seri s#.oner /#e ls estrells no 2n estdo il#minndo desde siem.re" sino /#e se encendieron en #n determindo instnte .sdo finito) Un r'#mento f$or de #n ori'en tl f#e l senscion de /#e er necesrio tener #n c#s .rimer .r e(.licr l e(istenci del #ni$erso) Dentro del #ni$erso" #no siem.re e(.lic #n contecimiento como c#sdo .or l'#n otro contecimiento nterior" .ero l e(istenci del #ni$erso en si" solo .odri ser e(.licd de est mner si t#$ier #n ori'en) Aristoteles ! l m!or .rte del resto de los filosofos 'rie'os" no er .rtidrio" .or el contrio" de l ide de l crecion" .or/#e sonb demsido inter$encion di$in) Ellos crein" .or consi'#iente" /#e l r% 2#mn ! el m#ndo /#e l rode 2bin e(istido ! e(istirin .or siem.re) En 15:5 Ed8in 9#bble 2i%o l obser$cion cr#cil de /#e" donde /#ier /#e #no mire" ls 'l(is distntes se estn le0ndo de nosotros" o en otrs .lbrs" el #ni$erso se est e(.ndiendo) Esto si'nific /#e en e.ocs nteriores los obetos deberin de 2ber estdo ms 0#ntos entre si) Ls obser$ciones de 9#bble s#'erin /#e 2#bo #n tiem.o" llmdo el bi'bn'" en /#e el #ni$erso er infinitesimlmente .e/#e*o e infinitmente denso) Es se*lr /#e este .rinci.io del tiem.o es rdiclmente diferente de /#ellos .re$imente considerdos) En #n #ni$erso inmo$il" #n .rinci.io del tiem.o es l'o /#e 2 de ser im.#esto .or #n ser e(terno l #ni$erso" no e(iste l necesidd de #n .rinci.io) C#l/#ier teori fisic es siem.re .ro$isionl" en el sentido de /#e es solo #n 2i.otesis) A .esr de /#e los res#ltdos de los e(.erimentos conc#erden m#c2s $eces con l teori" n#nc .rodemos estr se'#ros de /#e l .ro(im $e% el res#ltdo no $! contrdecirl) En l .rcticm lo /#e s#cede es /#e se constr#!e #n n#e$ teori /#e en relidd es #n e(ternsion de l teori ori'inl) El ob0eti$o finl de l cienci es el .ro.orcionr #n #nic /#e describ correctmente todo el #ni$erso) Es m#! dificil constr#ir #n #nic teori c.% de describir todo el #ni$erso) En $e% de ello" nos $emos for%dos de momento" di$idir el .roblem en $ris .rtes) Los cientificos ct#les describen el #ni$erso tr$es de dos teoris .rciles f#ndmentles" l teori de l relti$idd 'enerl ! l mecnic c#ntic)
CAPITULO : ESPACIO ; TIEMPO N#ests ides ct#les cerc del mo$imiento de los c#er.os se remontn 'lileo ! ne8ton) Antes de ellos se crei en ls ides de ristoteles" /#ien deci /#e el estdo nt#rl de #n c#er.o er estr en re.oso ! /#e este solo se mo$i si er em.#0do .or #n f#er% o #n im.#lso) Se dice /#e 'ileo demostro /#e ls nteriores ides de ristoteles ern flss de0ndo cer diferentes .esos desde l torre inclind de .is) Ls mediciones de 'lileo indicron /#e cd c#er.o #mentb s# $elocidd l mismo ritmo" inde.endientemente de s# .eso) Ls mediciones de 'lileo sir$ieron de bse ne8ton .r l obtencion de ls le!es del mo$imiento) Esto demostrb /#e el efecto rel de #n f#er% er el de cmbir l $elocidd del c#er.o" en $e% de sim.lemente .onerlo en mo$imiento" como se .ensb nteriormente) Est ide f#e form#ld e(.licitmente .or .rimer $e% en los Princi.i Mt2emtic de Ne8ton" ! se conoce como l .rimer le! de ne8ton) Lo /#e le s#cede #n c#er.o c#ndo sobre el ct# #n f#er% est reco'ido en l se'#nd le! de ne8ton) Est firm /#e el c#er.o se celerr" o cmbir s# $elocidd #n ritmo .ro.orcionl l f#er%) Adems de ls le!es de mo$imiento" ne8ton desc#brio #n le! /#e describi l f#er% de l 'r$edd" #n le! /#e nos dice /#e todo c#er.o tre todos los dems c#er.os con #n f#er% .ro.orcionl l ms de cd #no de ellos) L le! de l 'r$edd de ne8ton nos dice tmbien /#e c#nto ms se.rdos esten los c#er.os menor ser l f#er% 'r$ittori entre ellos) L le! de l 'r$edd de ne8ton estblece /#e l trccion 'r$ittori .rod#cid .or #n estrell #n ciert distnci es e(ctmente l c#rt .rte de l /#e .rod#ciri #n estrell similr l mitd de distnci) L diferenci f#ndmentl entre ls ides de ristoteles ! ls de 'lileo ! ne8ton estrib en /#e ristoteles crei en #n estdo .referente de re.oso) Por el contrrio" de ls le!es de ne8ton se des.rende /#e no e(iste #n #nico estndr de re.oso) Tnto ristoteles como ne8ton crein en el tiem.o bsol#to) Es decir" mbos .ensbn /#e se .odi firmr ine/#i$ocmente l .osibilidd de medir el inter$lo de tiem.o entre dos s#cesos sin mbi'
distncis de l tierr 0#.iter no ern" sin embr'o" demsido b#ens" ! si estimo #n $lor .r l $elocidd de l l#% de ::--- 3ilometros .or se'#ndo) Un $erdder teori de l .ro.'cion de l l#% no s#r'io 2st 164" en /#e el fisico britnico 0mes cler3 m(8ell consi'#io #nificr con >(ito ls teoris .rciles /#e 2st entonces se 2bin #sdo .r definir ls f#er%s de l electricidd ! el m'netismo) L teori de m(8ell .redeci /#e tnto ls onds de rdio como ls l#minoss deberin $i0r #n $elocidd fi0 determind) Pr /#e esto t#$ier sentido" se s#'irio l e(istenci de #n s#stnci llmd eter /#e estb .resente en tods .rtes" incl#so en el es.cio $cio) Ls onds de l#% debin $i0r tr$es del eter l i'#l /#e ls onds de sonido lo 2cen tr$es del ire" ! s#s $elociddes deberin ser" .or lo tnto" relti$s l eter) En 15- #n fmoso rtic#lo lber einstein" se*lo /#e l ide del eter er totlmente innecesri" con tl /#e se est#$ier dis.#esto bndonr l ide de #n tiem.o bsol#to) El .ost#ldo f#ndmentl de l teori de l relti$idd" nombre de est n#e$ teori" er /#e ls le!es de l cienci deberin ser ls misms .r todos los obser$dores en mo$imiento libre" inde.endientemente de c#l f#er s# $elocidd) En l teori de l relti$idd" se definen 2o! en di ls distncis en f#ncion de tiem.os ! de l $elocidd de l l#%" de mner /#e se des.rende /#e c#l/#ier obser$dor medir l mism $elocidd de l l#%) Debemos ce.tr /#e el tiem.o no est com.letmente se.rdo e inde.endiente del es.cio" sino /#e .or el contrrio se combin con el .r formr #n ob0eto llmdo es.cio?tiem.o) Un s#ceso es l'o /#e oc#rre en #n .#nto .rtic#lr del es.cio ! en #n instnte es.ecifico de tiem.o) Por ello se .#ede describir .or medio de c#tro n#meros o coordends) En relti$idd" no e(iste #n distincion rel entre ls coordends es.ciles ! l tem.orl" e(ctmente i'#l como no 2! nin'#n diferenci rel entre dos coordends es.ciles c#les/#ier) A men#do res#lt #til .ensr /#e ls c#tro coordends de #n s#ceso es.ecificn s# .osicion en #n es.cio c#tridimensionl llmdo es.cio?tiem.o) Ls le!es de ne8ton del mo$imiento cbron con l ide de #n .osicion bsol#t en el es.cio) L teori de l relti$idd elimin el conce.to de #n tiem.o bsol#to) En l teori de l relti$idd no e(iste #n tiem.o bsol#to #nico" sino /#e cd indi$id#o .osee s# .ro.i medid .ersonl del tiem.o" medid /#e de.ende de donde est ! de c&mo se m#e$e)
CAPITULO + EL UNIVERSO E@PANSIVO Si se mir l cielo en #n clr noc2e sin l#n" los ob0etos ms brilltes /#e #no $e son los .lnets $en#s" mrte" 0#.iter ! st#rno) Al'#ns de ests estrells llmds fi0s cmbin" de 2ec2o" m#! li'ermente s#s .osiciones con res.ecto ls otrs estrells" c#ndo l tierr 'ir lrededor del sol) Pero no estn fi0s en bsol#to esto se debe /#e est relti$mente cerc de nososotros) L m!or .rte del resto de ls estrells obser$bles sim.le $ist se enc#entr #nos .ocos de cientos de *os l#% de nosotros) Ls estrells se nos .recen es.cids .or todo el cielo noct#rno" #n/#e .recen .rtic#lrmente concetrds en #n bnd" /#e llmmos l $i lcte) L im'en modern del #ni$erso se remont tn solo 15:," c#ndo el stronomo nortemericno ed8in 2#bble demostro /#e n#estr 'l(i no er l #nic) Pr ls estrells cercns" .odemos medir s#s brillos .rentes ! s#s distncis" de tl form /#e .odemos clc#lr s#s l#minosiddes) In$ersmente si conociermos l l#minosidd de ls estrells de otrs 'l(is" .odrimos clc#lr s#s distncis midiendo s#s brillos .rentes) Ed8in 2#bble clc#lo ls distncis n#e$e 'l(is diferentes .or medio del metodo nterior) Vi$imos en #n 'l(i /#e tiene #n dimetro .ro(imdo de cien mil *os l#%" ! /#e est 'irndo lentmente) Ls estrells en los br%os de l es.irl 'irn lrededor del centro con #n .eriodo de $rios de cientos de millones de *os) N#estro sol no es ms /#e #n estrell mrill ordinri" de tm*o medio" sit#d cerc del centro de #no de los br%os de l es.irl) Ne8ton desc#brio /#e c#ndo l l#% tr$ies #n tro%o de $idrio trin'#lr" lo /#e se conoce como .rism" l l#% se di$ide en los di$ersos colores /#e l com.one) Estrells diferentes .oseen es.ectros diferentes" .ero el brillo relti$o de los distintos colores es siem.re e(ctmente i'#l l /#e se es.erri encontrr en l l#% emitid .or #n ob0eto en ro0 incndescenci) C#ndo los stronomos em.e%ron est#dir" en los *os $einte los es.ectros de ls estrells de otrs 'l(is encontrron /#e ests estrells .osein los mismos con0#ntos crcteristicos de colores #sentes /#e ls estrells de n#estr .ro.i 'l(i" .ero des.l%dos todos ellos en l mism cntidd relti$ 2ci el e(tremo del es.ectro corres.ondiente l color ro0o) Asi en el cso de l l#%" esto si'nific /#e ls estrells /#e se esten le0ndo de nosotros tendr s#s es.ectros des.l%dos 2ci el e(tremo ro0o ! ls estrells /#e se esten cercndo tendrn es.ectros con #n corrimiento 2ci el %#l
El desc#brimiento de /#e el #ni$erso se est e(.ndiendo 2 sido #n de ls 'rndes re$ol#ciones intelect#les del si'lo @@) riedmnn 2i%o dos s#.osiciones m#! sim.les sobre el #ni$ersoB /#e el #ni$erso .rece el mismo desde c#l/#ier direccion desde l /#e se le obser$e" ! /#e ello tmbien seri cierto si se le obser$r desde c#l/#ier otro l#'r) A .rtir de ests dos ides #nicmente friedmnn demostro /#e no se deberi es.err /#e el #ni$erso f#er esttico) A#n/#e friedmnn encontro solo #no" e(isten tres ti.os de modelos /#e obedecen ls dos s#.osiciones f#ndmentles de friedmnn" en el .rimer ti.o" el #ni$erso se e(.nde lo s#ficientemente lento como .r /#e l trccion 'r$ittori entre ls diferentes 'l(is se c.% de frenr ! finlmente detener l e(.nsion ) ls 'l(is entonces se em.ie%n cercr ls #ns ls otrs ! el #ni$erso se contre) En el se'#ndo ti.o de sol#cion el #ni$erso se e(.nde tn r.idmente /#e l trccion 'r$ittori no .#ede .rrlo" #n/#e si /#e lo fren #n .oco) Por #ltimo" e(iste #n tercer ti.o de sol#cion" en el /#e el #ni$erso se est e(.ndiendo solo con l $elocidd 0#st .r e$itr col.srse) Si l densidd es menor /#e #n cierto $lor critico determindo .or el ritmo de e(.nsion" l trccion 'r$ittori ser demsido debil .r .oder detener el ritmo de e(.nsion" l trccion 'r$ittori ser demsido debil .r .oder detener l e(.nsion) Si l densidd es m!or /#e el $lor critico" l 'r$edd .rr l e(.nsion en l'#n tiem.o f#t#ro ! 2r /#e el #ni$erso $#el$ col.srse) Tods ls sol#ciones de friedmnn com.rten el 2ec2o de /#e en l'#n tiem.o .sdo l distnci entre 'l(is $ecins debe 2ber sido cero) en /#el instnte" /#e llmmos bi' bn'" l densidd del #ni$erso ! l c#r$t#r del es.cio tiem.o 2brin sido infinits) Tl .#nto es #n e0em.lo de lo /#e los mtemticos llmn #n sin'#lridd" i'#lmente" si" como es el cso" solo sbemos lo /#e 2s#cedido des.#es del bi' bn'" no .odremos determinr lo /#e s#cedi& ntes) En 154" lei cerc del teorem de .enrose se'n el c#l c#l/#ier c#er.o /#e s#frier #n col.so 'r$ittorio deberi finlmente formr #n sin'#lridd) El teorem de .enrose 2bi demostrdo /#e c#l/#ier estrell /#e se col.se debecbr en #n sin'#lridd) El mismo r'#mento con el tiem.o in$ertido demostro /#e c#l/#ier #ni$erso en e(.nsio" del ti.o de friedmnn" debe 2ber comen%do en #n sin'#lridd) El res#ltdo finl f#e #n rtic#lo con0#nto entre .enrose ! !o " en 157-" /#e l finl .robo /#e debe 2ber 2bido #n sin'#lridd como l del bi' bn'" con l #nic condicion de /#e l relti$idd 'enerl se correct ! /#e el #ni$erso conten' tnt mteri como obser$mos) CAPITULO ,
EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMRE L.lce s#'irio /#e debi e(istir #n con0#nto de le!es cientifics /#e nos .ermitirin .redecir todo lo /#e s#cedier en el #ni$erso" con tl de /#e conociermos el estdo com.leto del #ni$erso en #n instnte de tiem.o) L doctrin del determinismo cientifico f#e m.limente criticd .or di$ersos sectores" /#e .ensbn /#e infrin'i l libertd di$in de inter$enir en el m#ndo" .ero" .esr de ello" constit#!o el .rdi'm de l cienci 2st los .rimeros *os de n#estro si'lo) L 2i.otesis c#ntic del cientifico lemn m( .lnc3 e(.lico m#! bien l emision de rdicion .or c#er.os clientes" .ero s#s .licciones cerc del determinismo no f#eron com.rendids 2st 15:4" c#ndo otro cientifico lemn" 8ener 2eisenber'" form#lo s# fmoso .rinci.io de incertid#mbre) 9einsenber demostro /#e l incertid#mbre en l .osicion de l .rtic#l" m#lti.licd .or l incertid#mbre en s# $elocidd ! .or l ms de l .rtic#l" n#nc .#ede ser ms .e/#e* /#e #n ciert cntidd" /#e se conoce como constnte de .lnc3) L teori de l mecnic c#ntic de 9einsenber'" Er8in Sc2r0din'er ! P#l Dirr no .redice #n #nico res#ltdo de cd obser$cion) Asi .#es l mecnic c#ntic introd#ce #n elemento ine$itble de inc.cidd de .rediccion" #n letoriedd en l cienci) Einstein recibio el .remio nobel .or s# contrib#cion l teori c#ntic) No obstnte" Einstein n#nc ce.to /#e el #ni$erso est#$ier 'oberndo .or el %r) L m!ori del resto de los cientificos" sin embr'o" ce.tron sin .roblems l mecnic c#ntic .or/#e estb .erfectmente de c#erdo con los e(.erimentos) L teori de l mecnic c#ntic est bsd en #n descri.cion mtemtic com.letmente n#e$" /#e ! no describe l m#ndo rel en terminos de .rtic#ls ! onds" e(iste #n d#lidd entre onds ! .rtic#ls en l mecnic c#nticB .r l'#nos fines es #til .ensr en ls .rtic#ls como onds" mientrs /#e en otros es me0or .ensr en ls onds como .rtic#ls) Un consec#enci im.ortnte de lo nterior es /#e se .#ede obser$r el fenomeno llmdo de interferenci entre dos con0#ntos de onds o de .rtic#ls) Es decir" ls crests de #no de los con0#ntos de onds .#eden coincidir con los $lles del otro con0#nto) El fenomeno de l interferenci entre .rtic#ls 2 sido cr#cil .r l com.rension de l estr#ct#r de los tomos" #niddes bsics de l /#imic ! de l biolo'i" ! tods ls coss n#estro ldedor)
CAPITULO
PARTICULAS ELEMENTALES ; LAS UERAS DEL UNIVERSO Aristoteles crei /#e l mteri er contin#c" es decir" /#e #n .ed%o de mteri se .odi di$ir sin limite en .rtes cd $e% ms .e/#e*s) Sin embr'o" #nos .ocos sbios 'rie'os" como democrito" sostenin /#e l mteri er in2erentemente 'rn#lr ! /#e tods ls coss estbn constit#ids .or #n 'rn n#mero de di$ersos ti.os diferentes de tomos) En 16-+" el /#imico ! fisico britnico 0o2n dlton se*lo /#e el 2ec2o de /#e los com.#estos /#imicos siem.re se combinrn en cierts .ro.orciones .odi ser e(.licdo medinte el 'r#.miento de tomos .r formr otrs #niddes llmds molec#ls) En 1511" el fisico britnico ernest r#t2erford mostro /#e los tomos de l mteri tienen #n estr#ct#r internB estn formdos .or #n n#cleo e(tremdmente .e/#e*o ! con cr' .ositi$ F.rotones" lrededor del c#l 'ir #n cierto n#mero de electrones) en 15+:" #n cole' de r#t2erford" 0mes c2d8ic3" desc#brio en cmbrid'e /#e el n#cleo conteni otrs .rtic#ls" llmds ne#trones" /#e tenin csi l mism ms /#e el .roton" .ero /#e no .osein cr' electric) 9st 2ce $einte *os " se crei /#e los .rotones ! los ne#trones ern .rtic#ls elementles" .ero e(.erimentos en los /#e colisionbn .rotones con otros .rotones o con electrones lt $elocidd indicron /#e" en relidd" estbn formdos .or .rtic#ls ms .e/#e*s llmds /#r3s) E(iste #n cierto n#mero de $rieddes diferentes de /#r3sB se creee /#e 2! como minimo seis fl$ors" /#e llmmos #." do8n" strn'e" c2rmed" bottom ! to.) Cd fl$or .#ede ter #no de los tres .osibles colores /#e son ro0o" $erde ! %#l) Un .roton contiene dos /#r3s #. ! #n /#r3 do8n" #n ne#tron contiene dos do8n ! #no #.) No .odemos es.err mirr de mner norml ls .rtes /#e formn #n tomo" necesitmos #sr l'o con #n lon'it#d de ond m#c2o ms .e/#e*) L mecnic c#ntic nos dice /#e tods ls .rtic#ls son en relidd onds ! /#e en c#nto m!or es l ener'i de #n .rtic#l" tnto menor es l lon'it#d de ond de s# ond corres.ondiente) Ests ener'is de ls .rtic#ls se miden normlmente en #n #nidd llmd electron?$oltio) L ener'i 'nd .or #n electron en #n cm.o electrico de #n $oltio es lo /#e se conoce como #n electron? $oltio) Usndo l d#lidd ond?.rtic#ls" todo en el #ni$erso" incl#!endo l l#% ! l 'r$edd" .#ede ser descrito en terminos de .rtic#ls) Ests .rtic#ls tienen #n .ro.iedd llmd s.in) El s.in de #n .rtic#l es como se m#estr l .rtic#l desde distints direcciones) Tods ls .rtic#ls conocids del #ni$erso se .#eden di$idir en dos 'r#.osB .rtic#ls de s.in H" ls c#les formn l mteri del #ni$erso" ! .rtic#ls de s.in
-" 1 ! :" ls c#les" dn l#'r ls f#er%s entre .rtic#ls mteriles) l teori de Dirc e(.lico mtemticmente .or /#e el electron teni s.in H " es decir .or /#e no .reci lo mismo si se 'irb solo #n $#elt com.let" .ero si /#e lo 2ci si se 'irb dos $#elts) Tmbien .redi0o /#e el electron deberi tener #n .re0B el ntielectron o .ositron) 9o! en di sbemos /#e cd .rtic#l tiene s# nti.rtic#l" con l /#e .#ede ni/#ilrse) En mecnic c#ntic" ls f#er%s o intercciones entre .rtic#ls mteriles" se s#.one /#e son tods trnsmitids .or .rtic#ls de s.in entero" -" 1 o :) Lo /#e s#cede es /#e #n .rtic#l mteril" tl como #n electron o #n /#r3" emite #n .rtic#l .ortdor de f#er%) Un .ro.iedd im.ortnte de ls .rtic#ls .ortdos de f#er% es /#e no obedecen el .rinci.io de e(cl#sion) No obstnte" si ls .rtic#ls .ortdors de f#er% .oseen #n 'rn ms" ser dificil .rod#cirls e intercmbirls 'rndes distncis) Asi ls f#er%s /#e ells trnsmiten sern de corto lcnse) Ls .rtic#ls .ortdors de f#er% se .#eden 'r#.r en c#tro cte'oris" de c#erdo con l intensidd de l f#er% /#e trnsmite ! con el ti.o de .rtic#ls /#e interct#n) L .rimer cte'ori es l f#er% 'r$ittori" est f#er% es #ni$ersl" en el sentido de /#e tod .rtic#l l e(.erimentl" de c#erdo con s# ms o ener'i) L si'#iente cte'ori es l f#er% electrom'netic" /#e interct# con ls .rtic#ls cr'ds electricmente" como los electrones ! los /#ir3s" .ero no con ls .rtic#ls sin cr'" como los 'r$itones) L tercer cte'ori es l llmd f#er% n#cler debil" /#e es l res.onsble de l rdiocti$idd ! /#e ct# sobre tods ls mrtic#ls mteriles de s.in H " .ero no sobre ls .rtic#ls de s.in -"1":" tles como fotones ! 'r$itones) L c#rt cte'ori de f#er% es l interccion n#cler f#erte" /#e mntiene los /#r3s #nidos en el .roton ! el ne#tron" ! los .rotones ! ne#trones 0#ntos en los n#cleos de los tomos) Se cree /#e est f#er% es trnsmitid .or otr .rtic#l de s.in 1" llmd 'l#on" /#e solo interct# consi'o mism ! con los /#r3s) 9st 154" se crei /#e ls le!es de l fisic .osein tres simetris inde.endientes llmds C" P ! T) l simetri C si'nific /#e ls le!es son ls misms .r .rtic#ls ! .r nti.rtic#ls) L simetri P im.lic /#e ls le!es son ls misms .r #n sit#cion c#l/#ier ! .r s# im'en es.ec#lr) L simetri T si'nific /#e si se in$irtier l direccion del mo$imiento de tods ls .rtic#ls ! nti.rtic#ls" el sistem $ol$eri ser i'#l como f#e ntes) E(iste #n teorem mtemtico se'n el c#l c#l/#ier teori /#e obede%c l mecnic c#ntic ! l relti$idd debe siem.re .oseer l simetri combind CPT) Ls teoris de 'rn #nificcion no incl#!en l f#er% de l 'r$edd) CAPITULO 4
AGUEROS NEGROS Debido l d#lidd ondJcor.#sc#lo de l mecnic c#ntic" l l#% .#ede ser considerd como #n ond ! como #n .rtic#l) Al .rinci.io se se .ensb /#e ls .rtic#ls de l#% $i0bn con infinit r.ide%" de form /#e l 'r$edd no 2#bier sido c.% de frenrls" .ero el desc#brimiento de roemer de /#e l l#% $i0 #n $elocidd finit" si'nifico el /#e l 'r$edd .#dier tener #n efecto im.ortnte sobre l l#%) 0o est s#.osicion" #n ctedrtico de cmbrid'e) o2n mic2ell" se*lo /#e #n estrell /#e f#er s#ficientemente msi$ ! com.ct tendri #n cm.o 'r$ittorio tn intenso /#e l l#% no .odri esc.r) A .esr de /#e no serimos c.ces de $erls .or/#e s# l#% no nos lcn%ri" si notrimos s# trccion 'r$ittori) Estos ob0etos son los /#e 2o! en di llmmos '#0eros ne'ros" ! /#e esto es .recismente lo /#e sonB 2#ecos ne'ros en el es.cio) Pr entender como se .odri formr #n '#0ero ne'ro" tenemos /#e tener ciertos conocimientos cerc del ciclo $itl de #n estrell) Un estrell se form c#ndo #n 'rn cntidd de 's" .rinci.lmente 2idro'eno" comien% col.sr sobre si mismo debido s# trccion 'r$ittori)En 15:6" #n est#dinte 'rd#do indio" s#br2mn!n c2ndrse32r" se embrco 2ci in'lterr .r est#dir en cmbrid'e con el stronomo britnico sir rt2#r eddin'ton" #n e(.erto en relti$idd 'enerl) D#rnte s# $i0e desde l indi" c2ndrse32r clc#lo lo 'rnde /#e .odri lle'r ser #n estrell /#e f#er c.% de so.ortr s# .ro.i 'r$edd" #n $e% /#e 2#bier 'stdo todo s# comb#stible) C2ndrse32r clc#lo /#e #n estrell fri de ms de .ro(imdmente #n $e% ! medi l ms del sol no seri c.% de so.ortr s# .ro.i 'r$edd) Si #n estrell .osee #n ms menor /#e el limite de c2ndrse32r" .#ede finlmente cesr de contrerse ! estbili%rse en #n .osible estdo finl" como #n estrell Fenn blnc) Un enn blnc se sostiene .or l re.#lsion" debid l .rinci.io de e(cl#sion entre los electrones de s# mteri) De c#erdo con l teori de l relti$idd" nd .#ede $i0r ms r.ido /#e l l#%) Asi si l l#% no .#ede esc.r" tm.oco lo .#ede 2cer nin'#n otro ob0eto" todo es rrstrdo .or el cm.o 'r$ittorio) Por lo tnto se tiene #n con0#nto de s#cesos" #n re'ion del es.cio?tiem.o" desde donde no se .#ede esc.r ! lcn%r #n obser$dor le0no) Est re'ion es lo /#e 2o! en di llmmos #n '#0ero ne'ro)
El trb0o /#e ro'er .enrose ! !o 2icimos entre 154 ! 157- demostro /#e" de c#erdo con l relti$idd 'enerl" debe 2ber #n sin'#lridd de densidd ! c#rt$t#r del es.cio?tiem.o infinits dentro de #n '#0ero ne'ro) En est
sin'#lridd" tnto ls le!es de l cienci como n#estr c.cidd de .redecir el f#t#ro fllrin totlmente) No obstnte" c#l/#ier obser$dor /#e .ermnecier f#er del '#0ero ne'ro no estri fectdo .or este fllo de c.cidd de .rediccion" .or /#e ni l l#% ni c#l/#ier otr se*l .odrin lcn%rle desde l sin'#lridd) L relti$idd 'enerl .redice /#e los ob0etos .esdos en mo$imiento .rod#cirn l emision de onds 'r$ittoris" ri%os en ls c#r$t#r del es.cio /#e $i0n l $elocidd de l l#%) Dic2s onds son similres ls onds l#minoss" /#e son ri%os del cm.o electrom'netico" .ero m#c2o ms dificiles de detectr) Al i'#l /#e l l#%" se lle$n consi'o ener'i de los ob0etos /#e ls emiten) D#rnte el col.so 'r$ittorio de #n estrell .r formr #n '#0ero ne'ro" los mo$imientos serin m#c2o ms r.idos" .or lo /#e el ritmo de emision de ener'i seri m#c2o m!or) Asi .#es" no se trdri demsido en lle'r #n estdo estcionrio) En 1547" el est#dio de los '#0eros ne'ros f#e re$ol#ciondo .or 8erner isrel" demostro /#e de c#erdo con l relti$idd 'enerl" los '#0eros ne'ros sin rotcion debin ser m#! siem.res" ern .erfectmente esfericos" s# tm*o solo de.endi de s# cs ! dos '#0eros ne'ros c#les/#ier con l mism ms serin identicos) Ro'er .enrose ! 0o2n 82eeler r'#mentron /#e los r.idos mo$imientos in$ol#crdos en el col.so de #n estrell im.licrin /#e ls onds 'r$ittoris /#e des.rendier l 2rin siem.re ms esferic" ! .r c#ndo se 2#bier sentdo en #n estdo estcionrio seri .erfectmente esferic) En 154+" ro! 3err" #n neo%elndes" encontro #n con0#nto de sol#ciones ls ec#ciones de l relti$idd 'enerl /#e describin '#0eros ne'ros en rotcion) Los '#0eros ne'ros son #n cso" entre #nos .ocos en l 2istori de l cienci" en el /#e l teori se desrroll en 'rn detlle como #n modelo mtemtico" ntes de /#e 2! nin'#n e$idenci tr$es de ls obser$ciones de /#e /#ell es correct)
CAPITULO 7 LOS AGUEROS NEGROS NO SON TAN NEGROS
En /#ell e.oc F157-" no e(isti #n definicion .recis de /#e .#ntos del es.cio?tiem.o cen dentro de #n '#0ero ne'ro ! c#les cen f#er) Con ro'er .enrose definimos #n '#0ero ne'ro como el con0#nto de s#cesos desde los /#e no es .osible esc.r #n 'rn distnci) Esto si'nific /#e l fronter del '#0ero ne'ro" el 2orin%ote de s#cesos" est formdo .or los cminos en el es.cio?tiem.o de los r!os de l#% /#e 0#stmente no consi'#en esc.r del '#0ero ne'ro" ! /#e se m#e$en eternmente sobre es fronter) Si los r!os de l#% /#e formn el 2ori%onte de s#cesos" l fronter del '#0ero ne'ro" n#nc .#eden cercnse entre ellos" el re del 2ori%onte de s#cesos .odri .ermnecer constnte o #mentr con el tiem.o" .ero n#nc .odri dismin#ir" .or /#e esto im.licri /#e l menos l'#nos de los r!os de l#% de l fronter tendri /#e cercrse entre si) Un en#ncido .reciso de est ide se KKconoce como se'#nd le! de l termodinmic) Dice /#e l entro.i de #n sistem isldo siem.re #ment" ! /#e c#ndo dos sistems se 0#ntn" l entro.i del sistem combindo es m!or /#e l s#m de ls entro.is de los sistems indi$id#les) Un est#dinte de in$esti'cion de .rinceton" llmdo 0cob be3enstein" s#'irio /#e el re del 2ori%onte de s#cesos er #n medid de l entro.i del '#0ero ne'ro) C#ndo mteri .ortdor de entro.i ce en #n '#0ero ne'ro" el re de s# 2ori%onte de s#cesos #ment" de tl modo /#e l s#m de l entro.i de l mteri f#er de los '#0eros ne'ros ! del re de los 2ori%ontes n#nc dismin#!e) En 157: escribi #n rtic#lo con brndon crter en el /#e se*lmos /#e #n/#e 2bi m#c2s seme0n%s entre entro.i ! re del 2ori%onte de s#cesos" e(isti est dific#ltd .rentemente ftl) Pero l finl res#lto /#e el estb bsicmente cierto) El es.ectro de ls .rtic#ls emitids er e(ctmente el mismo /#e emitiri #n c#er.o cliente" ! /#e el '#0ero ne'ro emiti .rtic#ls e(ctmente l ritmo correcto" .r e$itr" $iolciones de l se'#nd le!) Lo /#e considermos el es.cio $cio no .#ede estr totlmente $cio" .or esto si'nificri /#e todos los cm.os" tendrin /#e ser e(ctmente cero) sin embr'o" el $lor de #n cm.o ! s# $elocidd de cmbio con el tiem.o son como l .osicion ! l $elocidd de #n .rtic#l) Asi" en el es.cio $cio" el cm.o no .#ede estr fi0o con $lor cero e(ctmente" .or /#e encontes tendri l $e% #n $lor .reciso de cero ! #n $elocidd de cmbio .recis de cero)
Debe de 2ber #n ciert cntidd minim debido l incertid#mbre del $lor del cm.o)Como l ener'i no .#ede ser cred de l nd" #no de los com.onentes de #n .r .rtic#lJnti.rtic#l tendr ener'i .ositi$ ! el otro ener'i ne'ti$) Conforme el '#0ero ne'ro .ierde ms" el re de s# 2ori%onte de s#scesos
dismin#!e" .ero l consi'#iente dismin#cion de entro.i del '#0ero ne'ro es com.ensd de sobr .or l entro.i de l rdicion emitid" ! si" n#nc es $iold l se'#nd le!) Un '#0ero ne'ro .rimiti$o con #n ms inicil de mil millones de tonelds tendri #n $id medi .ro(imdmente i'#l l edd del #ni$erso) Los '#0eros ne'ros .rimiti$os con mss iniciles menores /#e ls nteriores ! se 2brin e$.ordo com.letmente" .ero /#ellos con mss li'ermente s#.eriores #n estrin emitiendo rdicion en form de r!os @ ! r!os 'mm) Los r!os ( ! los r!os 'mm son como ls onds l#minossm .ero con #n lon'it#d de ond ms cort) Ls obser$ciones del fondo de r!os 'mm no .ro.orcionn nin'#n e$idenci .ositi$ de l e(istenci de '#0eros ne'ros .rimiti$os" .ero nos dice /#e no .#ede 2ber ms de +-- .or cd *o?l#% c#bico en el #ni$erso) A#n/#e l b#s/#ed de '#0eros ne'ros .rimiti$os res#lte ne'ti$" como .rece ser /#e .#ede oc#rrir" #n nos dr #n $ios informcion cerc de los .rimeros instntes del #ni$erso) L ide de l e(istenci de rdicion .ro$eniente de '#0eros ne'ros f#e el .rimer e0em.lo de #n .rediccion /#e de.endi de #n modo esencil de ls dos 'rndes teoris de n#estro si'lo" l relti$idd 'enerl ! l mecnic c#ntic) L e(istenci de rdicion .ro$eniente de '#0eros ne'ros .rece im.licr /#e el col.so 'r$ittorio no es tn definiti$o e irre$ersible como se cre!o) CAPITULO 6 EL ORIGEN ; EL DESTINO DEL UNIVERSO L teori de l relti$idd 'enerl de Einstein" .or si sol" .redi0o /#e el es.cio? tiem.o comen%o en l sin'#lridd del bi' bn' ! /#e iri 2ci #n finl" bien en l sin'#lridd del bi' cr#nc2 o bien en #n sin'#lridd dentro de #n '#0ero ne'ro) #sto en el mismo bi' bn'" se .iens /#e el #ni$erso t#$o #n tm*o n#lo" ! .or lo tnto /#e est#$o infinitmente cliente) Pero" conforme el #ni$erso se e(.ndi" l tem.ert#r de l rdicion dismin#i) Un se'#ndo des.#es del bi' bn'" l tem.ert#r 2bri descendido lrededor de die% mil millones de 'rdos) Esto re.resent #ns mil $eces l tem.ert#r en el centro del sol) En ese momento" el #ni$erso 2bri contenido f#ndmentlmente fotones" electrones" ne#trinos ! s#s nti.rtic#ls" 0#nto con l'#nos .rotones ! ne#trones) A medid /#e el tiem.o trsnc#rriese des.#es del bi' bn'" el 's de 2idro'eno ! 2elio de ls 'l(is se dis're'ri en n#bes ms .e/#e*s /#e comen%ron col.srse debido s# .ro.i 'r$edd) Ests recciones con$ertirin el
2idro'eno en ms 2elio" ! el clor des.rendido #mentri l .resion) Ls estrells con #n ms m!or necesitri estr ms clientes .r com.ensr s# trccion 'r$ittori ms intens" lo /#e 2ri /#e ls recciones de f#sion n#cler se .rod#0esen m#c2o ms de.ris" tnto /#e cons#mirin s# 2idro'eno en #n tiem.o tn corto como cien millones de *os) Prece /#e ls re'iones centrles de l estrell col.srin 2st #n estdo m#! denso" tl como #n estrell de ne#trones o #n '#0ero ne'ro) L tierr estb inicilmente m#! cliente ! s#in tmosfer) Con el trnsc#rso del tiem.o se enfrio ! d/#irio #n tmosfer medi l emiso de 'ses de ls rocs) Ls .rimers forms de $ids .rimiti$s de $id cons#mirin di$ersos mteriles" incl#!endo s#lf#ro de 2idro'eno ! des.renderin o(i'eno) Esto .ermitio el desrrollo de forms de $id s#.eriores" como los .eces" re.tiles" mmiferos ! .or #ltimo el 'enero 2#mno) El es.cio?tiem.o .odri tener #n fronter" #n comien%o en el bi' bn') L cienci .rece 2ber desc#bierto #n con0#nto de le!es /#e" dentro de los limites estblecidos .or el .rinci.io de incertid#mbre" nos dicen como e$ol#cionr el #ni$erso en el tiem.o si conocemos s# estdo en #n momento c#l/#ier) Deberi 2ber l'#n .rinci.io /#e esco'ier #n estdo inicil" ! .or lo tnto #n modelo" .r re.resentr n#estro #ni$erso) Un .osibilidd es lo /#e se conoce como condiciones de contorno cotics) Ests s#.onen im.licitmente o bien el #ni$erso es es.cilmente infinito o bien /#e 2! infinitos #ni$ersos) Ls le!es de l cienci" tl como ls conocemos ct#lmente" contienen m#c2s cntiddes f#ndmentles" como l m'nit#d ! l cr' electric del electron ! l relcion entre ls mss del .roton ! del electron) L ide de /#e es.cio ! tiem.o .#edn formr #n s#.erficie cerrd sin fronter tiene tmbien .rof#nds im.licciones sobre el ..el de dios en los s#ntos del #ni$erso) Sin embr'o" ls le!es no nos dicen /#e s.ecto debio tener el #ni$erso c#ndo comen%o" tod$i de.enderi de dios dr c#erd l relo0 ! ele'ir l form de .onerlo en mrc2)
CAPITULO 5 LA LEC9A DEL TIEMPO El tiem.o im'inrio es indistin'#ible de ls direcciones es.ciles) Esto si'nific /#e no .#ede 2ber nin'#n diferenci im.ortnte 2ci delnte ! 2ci tr=s del
tiem.o im'inrio) Por el contrrio el tiem.o rel" ls le!es de l cienci no se modificn b0o l combincion de o.erciones conocids como C" P ! T) L e(.liccion del /#e .or /#e no $emos #n $so roto recom.oniendose es .or l se'#nd le! de l termodinmic) El /#e con el tiem.o #mente el desorden o l entro.i es #n e0em.lo de lo /#e se llm flec2 del tiem.o" l'o /#e distin'#e l .sdo del f#t#ro dndo #n direccion l tiem.o) E(isten tres ti.os de flec2 del tiem.o" .rimermente est l flec2 termodinmic" l direccion del tiem.o en l /#e el desorden #ment) L .sicolo'ic" nosotros sentimos /#e .s el tiem.o en l /#e recordmos el .sdo .ero no el f#t#ro ! l tercer" l flec2 crosmolo'ic" es donde el #ni$erso est e(.ndiendose en $e% de cront!endose) El .ro'reso de l r% 2#mn en l com.rension del #ni$erso 2 credo #n .e/#e*o rincon de orden en #n #ni$erso cd $e% ms desordendo) CAPITULO 1 AGUEROS DE GUSANO ; VIAES EN EL TIEMPO) Ls .rimer indiccion de /#e ls le!es de l fisic .odrin .ermitir relmente los $i0es en el tiem.o se .rod#0o en 15,5 3#rt 'odel desc#brio #n n#e$o es.cio? tiem.o .ermitido .or l teori de l relti$idd) Esto conlle$ el efecto lterl de /#e seri .osible /#e l'#ien slier en #n n$e es.cil ! $ol$ier l tierr ntes de 2ber des.e'do) Se 2n encontrdo es.cios?tiem.os com.tibles con l relti$idd 'enerl ! /#e .ermiten $i0r l .sdo) Uno de ellos es el interior de #n '#0ero ne'ro en rotcion) Otro es #n es.cio?tiem.o /#e contiene dos c#erds cosmics en mo$imiento /#e se cr#%n lt $elocidd) E(iste #n .roblem con l r#.t#r de l brrer de l $elocidd de l l#%) L teori de l relti$idd nos dice /#e l .otenci de #n co2ete necesri .r celerr l n$e es.cil #ment cd $e% ms conforme nos cercmos l $elocidd de l l#%) Ello s#.ondri descrtrtnto los $i0es es.ciles r.idos como los $i0es 2ci tr=s en el tiem.o)
Un form de doblr el es.cio?tiem.o es con #n '#0ero de '#sno" #n '#0ero de '#sno es #n t#bo estrec2o del es.cio?tiem.o /#e .#ede conectr dos re'iones csi .lns m#! le0ds) Un form .osible de e(.licr l #senci de $isitntes del f#t#ro seri decir /#e el .sdo es fi0o .or/#e lo 2emos obser$do ! 2emos com.robdo /#e no tiene le ti.o de c#r$t#r necesrio .r .ermitir $i0r 2ci tr=s desde el f#t#ro)
L r%on .r creeer /#e l .roteccion cronolo'ic f#ncion es /#e c#ndo el es.cio?tiem.o est lo s#ficientemente c#r$do como .r 2cer .osibles los $i0es l .sdo" ls .rtic#ls $irt#les /#e se m#e$en en b#cles o l%os cerrdos en el es.cio)tiem.o .#eden lle'r con$ertirse en .rtic#ls reles /#e $i0n 2ci delnte en el tiem.o #n $elocidd i'#l o menor /#e l de l l#%) CAPITULO 11 LA UNIICACION DE LA ISICA L b#s/#ed de #n teori #nificd com.let de todo el #ni$erso se conoce como l #nificcion de l fisic) Prece ser /#e el .rinci.io de incertid#mbre es #n teori #nificd /#e ten' >(ito tiene" /#e incor.orr necesrimente este .rinci.io) E(isten tres ti.os de .osibiliddes .r #n #nificcionB ? ? ?
E(iste relmente #n teori #nificd com.let" /#e desc#briremos l'#n di si somos lo s#ficientemente inteli'entes) No e(iste nin'#n teori definiti$ del #ni$erso" sino #n s#cesion infinit de teoris /#e describen el #ni$erso cd $e% con ms .recision) No 2! nin'#n teori del #ni$erso" los contecimientos no .#eden .redecirse ms ll de cierto .#nto" ! /#e oc#rren de #n mner letori ! rbitrri)
Un teori #nificd com.let" consistente" es solo el .rimer .so" n#estr met es #n com.let com.rension de lo /#e s#cede n#estro lrededor ! de n#estr .ro.i e(istenci)
