Científico recorrió historia de la Física en charla para estudiantes
TEMPORADA. Joaquim Gomis dictó la conferencia "Unificación de las leyes de la física", con la cual fue inaugurado el ciclo 2018 de tertulias organizadas por el Cecs para la comunidad.
Fue realmente la caída de una manzana, el acontecimiento que llevó a Isaac Newton a plantear la Teoría de la Gravedad? Para el doctor en física teórica Joaquim Gomis, la icónica historia pasa a un segundo plano, considerando la importancia de la conclusión a la que llegó el Newton, quien fue el primero en unificar la gravedad terrestre y la celeste, a través de la Ley de Gravitación Universal (publicada en 1687).
Ese fue uno de los temas que abordó ayer Gomis con su charla "Unificación de las leyes de la física", la cual dio inicio al Ciclo 2018 de las Tertulias Científicas en las Carpa de la Ciencia, jornada científico-educativa que se realizará durante todo el año, con el objetivo de acercar la ciencia a los estudiantes y público general.
A la conferencia dictada por el físico teórico Joaquim Gomis, de la Universitat Barcelona, del Instituto de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Austral de Chile e investigador del Laboratorio de Física Teórica del CECs asistieron 250 personas, quienes en su mayoría eran estudiantes de educación media.
El "viaje a través del tiempo" al que invitó el científico a los asistentes del evento, se remontó al siglo XVI y XVI y tuvo como primeros protagonistas a Johanes Kepler y Galileo Galilei. "Ambos hicieron contribuciones cruciales. Kepler era un astrónomo que observó que los planetas que mueven en órbitas helípticas y la gravedad celeste, mientras que Galilei, estaba interesado en experimentos en la Tierra, siendo uno de los inventores del telescopio, con el cual observó las lunas de Júpiter. Tenía claro que había gravedad en la tierra y gravedad celeste", detalló Gomis.
Si bien se sabía de la existencia de la gravedad terrestre y la celeste, no existía una ley concreta que estableciera la conexión entre ambas. "Lo que hizo Newton, fue unir las dos, la gravedad en la tierra y en los planetas y estrellas, por lo cual, es la primera vez que hay una unificación", explicó.
Segunda unificación
La segunda unificación, en tanto, fue realizada por el inglés Clerck Maxwell, quien, a través de las llamadas Ecuaciones de Maxwell, unificó la electricidad y el magnetismo. "El nuevo efecto que descubrió Maxwell, usando sus ecuaciones, es que existían ondas electromagnéticas", recalcó Gomis.
Otro personaje clave en la historia de la ciencia fue Albert Einstein, quien en 1905 explicó el efecto fotoeléctrico introduciendo el concepto de fotón, "suponiendo que la luz estaba hecha de fotones, es decir, partículas", dijo, agregando que en ese mismo año, Einstein formuló la Teoría de la Relatividad Especial, basada en el concepto de que la velocidad de la luz es constante.
"Otra de sus preocupaciones, era que las ecuaciones de Newton no tenían la simetría que él había descubierto con la Relatividad Especial y rupturistamente dijo que Newton se había equivocado, por lo que describió la gravedad de una forma distinta e introdujo el concepto de curvatura, que en palabras simples es un socavón que indica que en ese lugar hay una masa", explicó Gomis.
Para ejemplificar, el académico citó a John Wheeler, quien explicó que "el espaciotiempo dice a la materia cómo moverse y la materia dice al espaciotiempo cómo curvarse".
Einstein y la relatividad
La dilatación del tiempo, fue una de las claves de la Teoría de la Relatividad General planteada por Einstein en 1915.
Gomis ilustró el fenómeno, a través de la explicación del funcionamiento del GPS. "Para que te diga exactamente dónde estás, hay que considerar que los relojes de la Tierra no andan igual, porque aquí hay efectos gravitatorios y una cosa tan cotidiana, resulta que necesita relatividad general o no tendría la precisión de centímetros o metros en esa posición", detalló el físico.
Y agregó que si se compara la gravedad con otras fuerzas,"su intensidad, su fuerza es muy pequeña y débil cuando tenemos masas como nosotros, como el sol o la luna, pero puede ser muy grande si las masas son enormes o las densidades involucradas son muy grandes", dijo Gomis, quien indicó que por ejemplo, si el sol se contrajera a un sol con radio mucho menor, se transformaría en un agujero negro.
"El concepto de que la fuerza de la gravedad aumenta con la densidad y en el agujero negro, todo lo que entra, después no sale, puede por ejemplo, entrar una onda electromagnética, sin posibilidades de salir".
En el área de agujeros negros se encuentra la singularidad, que es un punto o región del espacio-tiempo donde las ecuaciones matemáticas de una teoría fallan porque alguna cantidad se vuelve infinita. "Lo que da cuenta, que la Teoría de la Relatividad de Einstein no es completa, por ejemplo en la presencia de un black hole y la singularidad", destacó.
En 1916, Einstein predijo de la misma forma en la que Maxwell predijo que habían ondas electromagnéticas, la existencia de ondas gravitacionales, las que son "equivalentes a medir la distancia de la estrella más cercana y detectar una variación de longitud del grosor de un pelo", detalló Joaquim Gomis y explicó que la onda gravitacional surgió de "dos agujeros negros de 30 veces la masa del sol y cada uno de los agujeros mide sólo 200 kilómetros", concluyó.
A lo anterior, agregó que "si dos agujeros negros que están cerca comienzan a unirse y finalmente se funden, sueltan energía que se transmite en onda gravitatoria y nos llega a nosotros. Las ondas gravitacionales tienen una energía tan grande que distorsiona el espacio y es la que nos llega".
Ondas gravitacionales
Considerando la importancia de las ondas gravitacionales, el científico relevó su alcance, el que podría generar un cambio en lo que se conoce. "Lo que vemos, es una parte pequeñísima de la masa del universo, porque hay una parte que está oscura y no se puede acceder a ella por la luz, porque no interacciona con la luz, pero sí con la gravitación. Si pudiéramos, por así decirlo, 'programar' ondas gravitacionales, podríamos apuntar en una dirección del espacio y a lo mejor, podríamos observar, a través de un fenómeno gravitatorio, que hay materia oscura", dijo.
En esa misma línea y haciendo referencia a la gravedad cuántica, Joaquim Gomis destacó que hay que extender la Teoría de la Relatividad General de Einstein, al menos por tres motivos: por el Big-Bang, es decir, por la creación del universo; por las ondas gravitacionales fundamentales y, por los agujeros negros, la radiación de Hawking.
Teoría de cuerdas
Para comprender la Teoría de Cuerdas, es preciso saber que los bloques básicos de la materia son partículas y, que la Teoría Cuántica, sumada a la de Relatividad Especial, da como resultado la Teoría Cuántica de Campos de 1930, donde surgen nuevos fenómenos como las antipartículas.
En la comunidad científica -según detalló Gomis- la Teoría de Cuerdas es una de las que ofrece mayores expectativas de unificar las cuatro grandes fuerzas de la naturaleza: electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y gravedad, "Lo que equivale a unificar física cuántica y relatividad", dijo el académico.
Lo anterior, considerando que las ideas holográficas aplicadas a la Teoría de cuerdas permiten conectar teorías de campos cuánticos en el espacio-tiempo plano con interacciones gravitacionales de cuerdas en el volumen, lo que se podría entender, como la Teoría del Todo.
A modo de conclusión, el doctor puntualizó que las ondas gravitacionales son una nueva ventana al universo oscuro y que la Teoría de Cuerdas puede tener una explicación de la física a pequeñas y grandes escalas.
Iniciativa
Al finalizar su charla, Joaquim Gomis destacó la iniciativa que materializó el Ciclo de Tertulias Científicas del Cecs, puntualizando que para que puedan existir científicos, tiene que haber gente interesada en la ciencia. "Si la sociedad no está interesada en la ciencia, no va a haber personas que la desarrollen. Que la gente quiera aprender y las preguntas que puedan hacer. Cuando no sabemos responder una cosa, es una oportunidad para aprender", concluyó.