Responde:
1. ¿Qué diferencia existe entre el concepto de gravedad desarrollado por Newton y el desarrollado por Einstein?
Todo el universo está en movimiento. La principal causa del movimiento del universo es la fuerza de la gravedad dada por Isaac Newton en el siglo XVII en base a la ley que dice:
- La ley de la Gravitación Universal dice que los cuerpos se atraen, tanto más cuanto mayor sea su masa y cuanto más próximos estén.
En el siglo XX Einstein cambia radicalmente el significado que se tenía de la fuerza de la gravedad dada por Newton, para asegurar el cumplimiento de la Teoría de la Relatividad Especial que había elaborado antes de este estudio.
La Relatividad Especial dice que nada puede viajar a velocidades superiores a la de la luz. Sin embargo, Newton explicaba que si un planeta dejaba de ser atraido por un cuerpo, se saldría de su órbita a velocidades infinitas sin llegar a detenerse nunca.
Por este motivo, en 1915 Einstein desarrolló la Teoría de la Relatividad General. Según ella, la gravedad no era una fuerza sinó una consecuencia de la curvatura espacio-temporal (el espacio-tiempo está deformado por la distribución masa-energía que contiene).
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2. ¿Cómo afecta la Teoría De la Relatividad General al espacio y al tiempo?
Deforma el espacio:
La masa de un objeto dice al espacio como curvarse y el espacio le dice a la masa como debe moverse.
De este modo, si un planeta deja de ser atraído por un cuerpo, se producirá una perturbación espacial, similar a una onda en el agua, que cuando alcanzase al planeta, le provocaría un cambio de órbita moviéndose a velocidades de la luz (confirmando la Relatividad Especial)
Deforma el tiempo:
El tiempo transcurre de forma diferente para observadores situados en campos gravitatorios distintos. Cuanto más intenso sea el campo gravitatorio, más lento pasa el tiempo.
3. Hoy en día se pretende unificar las cuatro fuerzas fundamentales (Gravedad, Electromagnética, Nuclear Fuerte y Nuclear Débil) para crear una única teoría que explique del mismo la Relatividad General que la Mecánica Cuántica. Busca información sobre la Teoría de Cuerdas (puede ser vídeos que comentes después, presentación power point, redacción...) que describa en qué consiste.
La teoría de cuerdas es un modelo fundamental de la física que básicamente asume que las partículas materiales aparentemente puntuales son en realidad "estados vibracionales" de un objeto extendido más básico llamado "cuerda" o "filamento".
De acuerdo con esta propuesta, un electrón no es un "punto" sin estructura interna y de dimensión cero, sino un amasijo de cuerdas minúsculas que vibran en un espacio-tiempo de más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría, a nivel "microscópico" se percibiría que el electrón no es en realidad un punto, sino una cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo además de moverse; puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, macroscópicamente veríamos un electrón; pero si oscila de otra manera, entonces veríamos un fotón, o un quark, o cualquier otra partícula del modelo estándar. Esta teoría, ampliada con otras como la de las supercuerdas o la Teoría M, pretende alejarse de la concepción del punto-partícula.
La siguiente formulación de una teoría de cuerdas se debe a Jöel Scherk y John Schwuarz, que en 1974 publicaron un artículo en el que demostraban que una teoría basada en objetos unidimensionales o "cuerdas" en lugar de partículas puntuales podía describir la fuerza gravitatoria. Aunque estas ideas no recibieron en ese momento mucha atención hasta la Primera revolución de supercuerdas de 1984. De acuerdo con la formulación de la teoría de cuerdas surgida de esta revolución, las teorías de cuerdas pueden considerarse de hecho un caso general de teoría de Kaluza-Klein cuantizada. Las ideas fundamentales son dos:
Los objetos básicos de la teoría no serían partículas puntuales sino objetos unidimensionales extendidos (en las cinco teorías de cuerdas convencionales estos objetos eran unidimensionales o "cuerdas"; actualmente en la teoría-M se admiten también de dimensión superior o "p-branas"). Esto renormaliza algunos infinitos de los cálculos perturbativos.
El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la teoría no sería el espacio-tiempo ordinario de 4 dimensiones sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, en el que a las cuatro dimensiones convencionales se añaden 6 dimensiones compactificadas en forma de variedad de Calabi-Yau. Por tanto convencionalmente en la teoría de cuerdas existe 1 dimensión temporal, 3 dimensiones espaciales ordinarias y 6 dimensiones compactificadas e inobservables en la práctica.
La inobservabilidad de las dimensiones adicionales está ligada al hecho de que éstas estarían compactificadas, y sólo serían relevantes a escalas tan pequeñas como la longitud de Planck. Igualmente, con la precisión de medida convencional las cuerdas cerradas con una longitud similar a la longitud de Planck se asemejarían a partículas puntuales.
¿Cómo son las interacciones en el mundo subatómico?: líneas espacio-tiempo como las partículas subatómicas. en el Modelo estándar (izquierda) o Cuerda cerrada sin extremos y en forma de círculo como afirma la teoría de cuerdas (derecha).
Aunque la teoría de cuerdas, según sus defensores, pudiera llegar a convertirse en una de las teorías físicas más predictivas, capaz de explicar algunas de las propiedades más fundamentales de la naturaleza en términos geométricos, los físicos que han trabajado en ese campo hasta la fecha no han podido hacer predicciones concretas con la precisión necesaria para confrontarlas con datos experimentales. Dichos problemas de predicción se deberían a que el modelo no es científico, o bien a que «La teoría de las supercuerdas es tan ambiciosa que sólo puede ser del todo correcta o del todo equivocada. El único problema es que sus matemáticas son tan nuevas y tan difíciles que durante varias décadas no sabremos cuáles son»
Vídeo sobre la Teoría de las Cuerdas:
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