Download - Relatividad, Predicibilidad y Caos
-PREDECIBILIDAD
-CAOS
La piedra angular tanto de la Relatividad Especial como de la General es el
concepto llamado "espacio-tiempo". Reduciéndose a lo básico, el espacio-tiempo
se puede describir como un espacio con cuatro dimensiones que nos ayudan a
situar todo evento o, dicho más coloquialmente, cuatro coordenadas que sitúan
cualquier suceso en algún lugar y en algún momento.
El espacio de trabajo de la
relatividad, conocido como Espacio
de Minkowsky, será un espacio
vectorial cuatro-dimensional dotado
de una métrica, en el que la
coordenada temporal se incluye
como cuarta componente de los
vectores, llamados cuadrivectores,
de la forma siguiente:
El razonamiento que usó Einstein se basó en la
clásica "historia del ascensor" en física
resumiendo, luego de esta experiencia Albert
concluyó que la Gravedad podría ser una "fuerza
ficticia", es decir, solo un efecto post-acción y no
el causante en sí, es más, la llamó un "efecto
geométrico". Con esto se distanció muchísimo de
la clásica y bicentenaria Teoría de la Gravedad de
Isaac Newton, modificando de sobremanera la
manera de mirar el universo.
Así pues, la Relatividad General abandona el concepto de espacio inmutable que
acompañaba a la física desde los tiempos de Galileo y postula que la masa (y, por
ende, cualquier tipo de energía) es capaz de curvar el espacio-tiempo a su
alrededor, es decir, hacerlo pasar de plano a curvo y, por tanto, modificar la
métrica subyacente.
El resultado de este razonamiento es la tan famosa ecuación de campo de
Einstein, que, en unidades naturales (c=1 y G=1) es:
¿cómo influye la curvatura del espacio en el movimiento de los objetos a través
de él? Aquí sí conviene recurrir al típico ejemplo. Imaginemos que nuestro
espacio curvo no es más que una sábana sobre la que se han colocado varios
objetos, provocando que esta se curve en cierto modo. Si intentásemos hacer
rodar una pequeña pelota por la sábana, veríamos que se separa de su
trayectoria original conforme se acerca a cada objeto, es decir, la curvatura de la
sábana modifica su inercia. Algo parecido ocurre con los cuerpos en relatividad
(obviamente bajo conceptos y "tejidos" matemático-físicos profundos). Así,
nuestro planeta, envuelto en la curvatura del espacio provocada por el Sol,
modifica su trayectoria conforme a esta, resultando las órbitas que cada año
recorremos por el espacio.
La masa curva el espacio tiempo, obligando a los cuerpos
a modificar su trayectoria.
Hablando de una manera más clara, podríamos hablar de
que los cuerpos se mueven libres, sin fuerzas actuando
sobre ellos, pero sujetos a la curvatura del espacio. En este
caso, el funcional de acción es equivalente al funcional de
longitud de la trayectoria, restringido a la curvatura que
posea el espacio de trabajo:
Está es la forma general del funcional de acción relativista.
Así, las trayectorias seguidas por los cuerpos
serán aquellas que hagan estacionario el
funcional anterior, conocidas como geodésicas
y que resultan ser, como no podía ser de otra
forma, meras líneas rectas en el caso de un
espacio plano; pero poseen otra forma en
espacios curvos.
De esta elegante manera, Albert Einstein
formuló una de las teorías más bellas que
maneja el ser humano. El principal detalle es
que para tamaños medios (tierra) y grandes
(universo) funciona a la perfección pero para
tamaños pequeños (sub atómicos) no tiene
100% de validez, ya que no explica los
procesos a esa escala y no logra concordar con
la Mecánica Cuántica (Física que gobierna a
esta escala y que también está comprobada).
Poética y paradójicamente el tiempo es el único
que nos dará la solución a este problema.
La materia puede ser transformada en energía, y la energía en materia.
Por ejemplo, considere un átomo de hidrógeno simple, compuesto básicamente
por un solo protón. Esta partícula subatómica tiene una masa de
0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 672 kg
Esta es una masa minúscula. Pero en cantidades normales de materia hay una
gran cantidad de átomos! Por ejemplo, en un kilogramo de agua pura, la masa de
los átomos de hidrógeno equivale a apenas algo más de 111 gramos, oa 0.111
kilogramos.
la fórmula de Einstein nos dice la cantidad de energía de esta masa sería
equivalente a, si se tratara de repente todo se volvió en el energía. Se dice que
para encontrar la energía, multiplica la masa por el cuadrado de la velocidad de
la luz , este número que es 300.000.000 metros por segundo (un muy gran
número):
= 0.111 x 300.000.000 x 300.000.000
= 10.000.000.000.000.000 julios
.
Cuando se efectúa una predicción, se está
estimando un valor futuro de alguna variable
que se considere representativa de una cierta
situación. Por ejemplo, en cuestiones
climáticas podría tratarse de temperaturas
medias de la atmósfera en determinados
niveles, concentraciones de
gases, precipitación, etc. También se pueden
hacer predicciones espaciales, como la
ubicación, movilidad e intensidad local de
fenómenos extremos, caso por ejemplo de los
huracanes y tormentas tropicales.
Normalmente ambos tipos de predicción están
ligados y se realizan a la vez, como lo prueban
los productos que ofrecen las grandes
agencias e institutos de Meteorología y
Climatología.
• Es la denominación popular de la rama de las matemáticas, la física y
otras ciencias que trata ciertos tipos de sistemas dinámicos muy
sensibles a las variaciones en las condiciones iniciales.
• Variaciones en dichas condiciones iniciales, pueden implicar grandes
diferencias en el comportamiento futuro; complicando la predicción a
largo plazo.
• Esto sucede aunque estos sistemas son deterministas, es decir; su
comportamiento está completamente determinado por sus condiciones
iniciales.
La teoría del caos, en la medida en que considera que existen procesos
aleatorios, adopta la postura (b), pero en la medida en que dice que ciertos
otros procesos no son caóticos sino ordenados, sostiene que sí, que
existen vínculos causales. Los vínculos causales que más desarrollará son
los circuitos de retroalimentación positiva, es decir, aquellos donde se
verifica una amplificación de las desviaciones: por ejemplo, una pequeña
causa inicial, mediante un proceso amplificador,
podrá generar un efecto considerablemente
grande. No nos alarmemos. Esto lo iremos
aclarando poco a poco.
Empezaremos con la parte anecdótica de la
teoría del caos, el famoso "efecto mariposa" Es
decir, comenzaremos a investigar el iceberg a
partir de su punta visible que, como sabemos, es
apenas una mínima fracción del total.
En principio, las relaciones entre causas y efectos
pueden examinarse desde dos puntos de vista:
cualitativo y cuantitativo. Desde la primera
perspectiva, las relaciones causa-efecto pueden
ser concebidas de varias maneras: a) como
vínculos unidireccionales: A causa B, B causa
C, etc., pero los efectos resultantes no vuelven a
ejercer influencia sobre sus causas originales; b)
como eventos independientes: según esta
concepción, no habría ni causas ni efectos: cada
acontecimiento ocurriría al azar e
independientemente de los otros; c) como
vínculos circulares: A causa B, y B a su vez causa
A, es decir, el efecto influye a su vez sobre la
causa, como resultado de los cual ambos
acontecimientos son a la vez causas y efectos.
Efecto mariposa y caos matemático.-
La Teoría de la Relatividad es que el espacio y el tiempo no son
absolutos sino relativos. ¿Qué quiere decir esto? nunca
podríamos acelerarnos hasta la velocidad de la luz y ,cuanto
más lo intentáramos más deformados nos volveríamos respecto
a un observador exterior.