Cuando no se conocían los aspectos microscópicos de la materia se distinguían varios tipos de energía según se percibían los fenómenos que se producían. La divisióin que se hacía era en dos grandes grupos:
- La energía mecánica: asociada al movimiento y que comprendía la suma de dos energías.La energía cinética gravitatoria que es la que porta un objeto por ir a una determinada velocidad. La energía potencial gravitatoria surge de estar inmersos en un potencial gravitatoria que dota de potencia de cambio de movimiento (aceleración).
- La energía no mecánica: el calor, la energía química (utilizada y obtenida de las reacciones químicas), eléctrica, la radiación,etc...
Hoy en día no tiene sentido esta división. Para los físicos actuales sólo existe la energía cinética y la energía potencial, teniendo esta última diferentes expresiones según la naturaleza del campo que crea esa energía. (Alonso-Finn. Fundamentos Cuánticos y estadísticos)
El calor, es un efecto promedio de transmisión de las energías cinéticas de las partículas que conforman la materia a otro cuerpo, cuyo efecto global no resulta un desplazamiento promedio claro del conjunto macroscópico. Es decir, cierto estado mecánico interno microscópico se transmite de un cuerpo a otro en determinadas condiciones.
El calor y la radiación son dos formas de transmisión de energía que hemos adoptado para cuantificarla de una manera y que obedece a comportamientos diferentes.
miércoles, 23 de marzo de 2011
viernes, 4 de marzo de 2011
El espacio isótropo. El mundo al revés.
El espacio es considerado por definición como homgéneo e isótropo. Estas propiedades son generales del espacio, es decir, no podemos imaginarnos en la situación particular en la que estamos nosotros. Hay que idealizar la situación de un espacio vacío que no esté perturbado ni por cargas ni por masas. En tal situación, que el espacio sea homogéneo viene a experesar la idea de que si realizásemos un experimento, el resultado de éste es independiente del lugar del espacio donde se realize. De igual manera, la isotropía del espacio es una propiedad que indica que no hay dirección privilegiada en el espacio. Las orientaciones son una elección arbitraria, por tanto, norte, sur, oeste y este son pura convención. Si se realiza un experimento, el resultado es independiente de la orientación en la que se realice. Claro está, que tal situación no resulta bajo la influencia, por ejemplo, de un campo gravitatorio. Pero en la situación hipotética de estar aislado del resto del universo, el experimento no distinguiría entre ninguna de las posibles orientaciones.
En nuestro mundo, lo que ha establecido una direccionalidad de los sucesos es el campo gravitatorio terrestre. Esté tiene una dirección radial, hacia el centro de la Tierra, y cuya consecuencia es una direccionalidad en los sucesos, y que los experimentos no sean independientes de la orientación bajo este campo.
Sin embargo, si imaginamos la Tierra desde fuera, se puede visualizar orbitando en el mismo plano que los demás planetas en torno al sól, y el Sistema Solar en su conjunto inmerso en una galaxia plana espiral, rotando en una halo galáctico respecto al centro de la galaxia. Más aún, se puede imaginar nuestra galaxia como una más entre las muchas que exiten en el espacio con una orientación relativa respecto a las demás, sin que ninguna pueda ser la orientación absoluta que fuese referencia de las demás. Y esto no es posible porque no existe argumento plausible alguno para la eleccion de este sistema de referencia absoluto.
Teniendo en cuenta todo esto, resulta clara que la orientación habitual con que representamos el globo terráqueo y los mapas es una convención que tiene razones históricas. Para la ciencia, es igual de válido ver el mundo alrevés.
En nuestro mundo, lo que ha establecido una direccionalidad de los sucesos es el campo gravitatorio terrestre. Esté tiene una dirección radial, hacia el centro de la Tierra, y cuya consecuencia es una direccionalidad en los sucesos, y que los experimentos no sean independientes de la orientación bajo este campo.
Sin embargo, si imaginamos la Tierra desde fuera, se puede visualizar orbitando en el mismo plano que los demás planetas en torno al sól, y el Sistema Solar en su conjunto inmerso en una galaxia plana espiral, rotando en una halo galáctico respecto al centro de la galaxia. Más aún, se puede imaginar nuestra galaxia como una más entre las muchas que exiten en el espacio con una orientación relativa respecto a las demás, sin que ninguna pueda ser la orientación absoluta que fuese referencia de las demás. Y esto no es posible porque no existe argumento plausible alguno para la eleccion de este sistema de referencia absoluto.
Teniendo en cuenta todo esto, resulta clara que la orientación habitual con que representamos el globo terráqueo y los mapas es una convención que tiene razones históricas. Para la ciencia, es igual de válido ver el mundo alrevés.
martes, 1 de marzo de 2011
miércoles, 23 de febrero de 2011
jueves, 17 de febrero de 2011
Fenómenos Ópticos: El disco de Newton
El disco de Newton es un instrumento que inventó Newton para simular la mezcla de colores luz. La mezcla de colores luz es aditiva, esto quiere decir que al combinar todos los colores del espectro visible, da lugar al color blanco. Newton demostró que la luz solar es blanca y contiene todo el espectro electromagnético visible. Cuando hacía pasar un haz de luz blanco por un prisma especial para ello, observaba la dispersión de la luz en colores. EL efecto inverso lo reprodujo Newton girando el disco pintado por muchos colores. Posteriormente tal efecto se pudo producir con espejos se dirigían rayos de los diferentes colores para juntarlos en un mismo haz, resultando un haz de luz blanca.
martes, 15 de febrero de 2011
Las escalas de la existencia. Múltiples realidades de un mismo objeto.
De dos maneras se han descrito todos los fenómenos. Un fenómeno es un intercambio de información. Por definición, en un sistema aislado no puede haber intercambio de información con el exterior, por lo que no pueden ocurrir fenómenos que involucren la interacción entre objetos de dentro del sistema aislado y los de fuera. Esto es una trivialidad inherente a la definición de sistema aislado que reconoce a su vez el concepto de fenómeno como interacción donde se intercambia información.
Las dos formas de interacción se han descrito según dan lugar a cambios discretos (partículas, paquetes de energía) o a cambios continuos y periódicos (ondas). Los diversos campos de la física han procurado explicar diferentes fenómenos resultando teorías como la del estudio de la luz (óptica), estudio del movimiento y las fuerzas que lo originan (mecánica), estudio de intercambios de calor (termodinámica),de los campos eléctricos y magnéticos (electromagnetismo),etc...Aunque traten de fenómenos totalmente diferentes, todos ellos tienen algo en común, siempre se describen con tratamientos similares. Partículas u ondas pero con una salvedad, un mismo fenómeno no admite ambos tratamientos, por ello, se excluyen entre sí. "Comprender en ciencia es buscar y encontrar lo común entre lo diverso" (Jorte Wagensberg "Ideas sobre la complejidad del mundo". Y lo que encontramos común en todos los fenómenos en una similitud entre sus tratamientos.
EL ser humano entiende el mundo mediante el lenguaje. El lenguaje idealiza el objeto asociando una palabra a la idea, sobre la que reside los principios que la definen, esto es, lo inmutable, su esencia. En ciencia, el mismo objeto tiene distinta esencia, distintas realidades según si lo observamos a pequeña, mediana o gran escala. La pequeña escala seria como acercarnos mucho al objeto y ver que ocurre, la mediana es quedarnos a una distancia en la que el tamaño del objeto es comparable con la nuestra y la gran escala, sería como alejarnos tanto del objeto que lo observaríamos como un punto. Pues bien, las palabras que idealizan propiedades que describen la esencia de un objeto en una escala, no tienen sentido o se modifican para describir lo que ocurre en otra. Pongamos dos ejemplos:
LA ESCALA DEL TAMAÑO
- La temperatura:
Definición macroscópica: Es una palabra que describe la idea de que un objeto origina en su interacción con el observador un efecto medible, una forma de cambio de estado del detector, que se asocia con una particular sensación humana,la de caliente o frío. Es curioso que la temperatura es una palabra que surgió a partir de la medición de lo caliente o frío de un objeto, más allá de simple comparación. Parte de lo que es "medir", es asignar un valor numérico sobre una propiedad en una escala universal para poder comparar cuantitativamente las propiedades de un objeto, en este caso las térmicas, con las del resto de objetos del universo. La ciencia intenta encontrar la ley de cambio de esos números cuando interaccionan dos objetos, medir el cambio de las propiedades. Cuando medimos con un termómetro de mercurio la temperatura, el mercurio al estar en contacto con nosotros interacciona con nosotros, intercambiamos información con él.La información que se intercambia se denomina "calor". Este intercambio produce un efecto sobre las propiedades de volumen del mercurio que se dilata y asciende hasta un valor numérico. El valor numérico es parte de una escala definida tomando de referencia el cambio sobre un "objeto universal", fija las constantes que aparecen en las leyes de la termodinámica. El calor puede medir en caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua a 1 atmósfera de presión para elevar su temperatura 1 °C. Vemos el cambio , como cambio de la propiedad de temperatura del agua y la teoría de la física correspondiente, establecerá leyes que describen como cambian los valores de calor con los cambios de presión y temperatura.
Escala Microscópica: No tiene sentido la temperatura de una molécula, ya que la propiedad macroscópica de temperatura esta asociada con movimientos vibratorios, rotacionales y traslacionales de las moléculas que conforman la materia del objeto. Por tanto la temperatura es un efecto promedio de estos movimientos que individualmente, solo son descritos por propiedades a las que el lenguaje asocia palabras relacionadas con la esencia del movimiento.
En definitiva, la temperatura es un concepto asociado a la escala de tamaño en cuanto promedia los movimientos de los cuatrillones de moléculas que componen los objetos de tamaños comparables con el nuestro y que por tanto producen efectos medibles (que se pueden medir) en ella. No hay manera de evitarlo, el diccionario para los dos mundos no es el mismo.
LA ESCALA DE LAS VELOCIDADES
EL tiempo:
Definición a velocidades normales: Las velocidades normales son las velocidades que no son comparables con la velocidad de la luz. Lo que es reconocible a primera vista en nuestro mundo circula a velocidades lentas con respecto a la luz. El tiempo es un invento de la razón para establecer un orden en los sucesos. Podríamos decir que la existencia del tiempo tiene el mismo peso que la existencia de campo electromagnético. Son, porque son medibles. Para establecer un orden a la razón de cambio de los objetos, es útil y necesario tomar la referencia de un suceso que involucre efectos de duración constante, es decir, un reloj. El tiempo es sinónimo homogeneidad, en el sentido que suponemos un discurrir constante sobre el que cobran sentido los cambios de posición de los objetos y su velocidad de cambio. El tiempo-homogeneidad resulta de la idea querer establecer un orden de sucesos que surge al estar incluidos en el movimiento de movimientos globales del universo y querer comprenderlos. El reloj sería la regla que utilizamos para medir, que supone que la idea sobre la que esta construida es homogénea y se cierra el círculo para establecer que tiempo y homogeneidad es lo mismo. Es fácil comprender esta idea dando respuesta a la cuestión sobre la simultaneidad de los sucesos. Es decir la medición de la duración temporal de esos sucesos según diferentes observadores que se mueven a velocidades distintas. Si ambos miden lo mismo, podemos establecer la definición de tiempo absoluto e imaginarnos un discurrir homogéneo de él.
Definición a velocidades altas: Esto es velocidades cercanas a la luz. Un observador que se mueve a velocidades cercanas a la luz no mediría el mismo tiempo de un mismo suceso que un observador que se moviese a velocidades bajas. El carácter absoluto de tiempo se pierde y se transforma en relativo al observador. Es un resultado de la Teoría de la Relatividad Especial comprobada mediante experimentos. Por tanto la esencia absoluta del tiempo-homegenidad como cambia a relativa, y la palabra "tiempo" modifica su significado.
Como conclusión, reconocemos primero los sucesos que ocurren a nuestra escala. LA escala es un rango numérico en la que ciertos sucesos producen efectos medibles sobre ella y es óptima para cuantificar los cambios que producen. Los fenómenos determinan la escala y los que más fácilmente se miden son los que producen cambios lo suficientemente notables sobre otro objeto de la misma escala tomado de referencia. Los significados desaparecen o cambian en las diferentes escalas, por tanto, cambia la esencia de las cosas sobre las que apoyamos su definición. Temperatura y movimiento molecular son dos descripciones de un mismo objeto apoyándose en esencias distintas. Entonces, hemos construido diferentes realidades de un mismo objeto. Las teorías se encargan de establecer leyes en el marco de una escala. Imponen nuevas definiciones que descansan sobre los principios de la nueva teoría. Son una enciclopedia de los mundos.
Para poder entedender diferentes mundos viviendo en uno solo, la ciencia ha construido su propia "Piedra Rossetta" para poder detectar lo común entre lo diferente. Este intérprete son las matemáticas utilizadas que dan expresión lógica y relacionan las variables (principios a los que previamente se les asocia la idea de poder darles un valor numérico (medición))que definen las cosas. Vemos en fenómenos matemáticas comunes en diversas escalas, que ayudan a comprender y ha modificar el significado de las palabras que describen dichos fenómenos. Y vemos en la misma escala diversos fenómenos que son descritos por las mismas matemáticas. La Piedra Rossetta permite hacer correspondencia signos diferentes sobre una misma esencia para poder entender el lenguaje, en esa dirección, las matemáticas establecen la correspondencia entre nuestro conocimiento científico y el mundo.
Las dos formas de interacción se han descrito según dan lugar a cambios discretos (partículas, paquetes de energía) o a cambios continuos y periódicos (ondas). Los diversos campos de la física han procurado explicar diferentes fenómenos resultando teorías como la del estudio de la luz (óptica), estudio del movimiento y las fuerzas que lo originan (mecánica), estudio de intercambios de calor (termodinámica),de los campos eléctricos y magnéticos (electromagnetismo),etc...Aunque traten de fenómenos totalmente diferentes, todos ellos tienen algo en común, siempre se describen con tratamientos similares. Partículas u ondas pero con una salvedad, un mismo fenómeno no admite ambos tratamientos, por ello, se excluyen entre sí. "Comprender en ciencia es buscar y encontrar lo común entre lo diverso" (Jorte Wagensberg "Ideas sobre la complejidad del mundo". Y lo que encontramos común en todos los fenómenos en una similitud entre sus tratamientos.
EL ser humano entiende el mundo mediante el lenguaje. El lenguaje idealiza el objeto asociando una palabra a la idea, sobre la que reside los principios que la definen, esto es, lo inmutable, su esencia. En ciencia, el mismo objeto tiene distinta esencia, distintas realidades según si lo observamos a pequeña, mediana o gran escala. La pequeña escala seria como acercarnos mucho al objeto y ver que ocurre, la mediana es quedarnos a una distancia en la que el tamaño del objeto es comparable con la nuestra y la gran escala, sería como alejarnos tanto del objeto que lo observaríamos como un punto. Pues bien, las palabras que idealizan propiedades que describen la esencia de un objeto en una escala, no tienen sentido o se modifican para describir lo que ocurre en otra. Pongamos dos ejemplos:
LA ESCALA DEL TAMAÑO
- La temperatura:
Definición macroscópica: Es una palabra que describe la idea de que un objeto origina en su interacción con el observador un efecto medible, una forma de cambio de estado del detector, que se asocia con una particular sensación humana,la de caliente o frío. Es curioso que la temperatura es una palabra que surgió a partir de la medición de lo caliente o frío de un objeto, más allá de simple comparación. Parte de lo que es "medir", es asignar un valor numérico sobre una propiedad en una escala universal para poder comparar cuantitativamente las propiedades de un objeto, en este caso las térmicas, con las del resto de objetos del universo. La ciencia intenta encontrar la ley de cambio de esos números cuando interaccionan dos objetos, medir el cambio de las propiedades. Cuando medimos con un termómetro de mercurio la temperatura, el mercurio al estar en contacto con nosotros interacciona con nosotros, intercambiamos información con él.La información que se intercambia se denomina "calor". Este intercambio produce un efecto sobre las propiedades de volumen del mercurio que se dilata y asciende hasta un valor numérico. El valor numérico es parte de una escala definida tomando de referencia el cambio sobre un "objeto universal", fija las constantes que aparecen en las leyes de la termodinámica. El calor puede medir en caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua a 1 atmósfera de presión para elevar su temperatura 1 °C. Vemos el cambio , como cambio de la propiedad de temperatura del agua y la teoría de la física correspondiente, establecerá leyes que describen como cambian los valores de calor con los cambios de presión y temperatura.
Escala Microscópica: No tiene sentido la temperatura de una molécula, ya que la propiedad macroscópica de temperatura esta asociada con movimientos vibratorios, rotacionales y traslacionales de las moléculas que conforman la materia del objeto. Por tanto la temperatura es un efecto promedio de estos movimientos que individualmente, solo son descritos por propiedades a las que el lenguaje asocia palabras relacionadas con la esencia del movimiento.
En definitiva, la temperatura es un concepto asociado a la escala de tamaño en cuanto promedia los movimientos de los cuatrillones de moléculas que componen los objetos de tamaños comparables con el nuestro y que por tanto producen efectos medibles (que se pueden medir) en ella. No hay manera de evitarlo, el diccionario para los dos mundos no es el mismo.
LA ESCALA DE LAS VELOCIDADES
EL tiempo:
Definición a velocidades normales: Las velocidades normales son las velocidades que no son comparables con la velocidad de la luz. Lo que es reconocible a primera vista en nuestro mundo circula a velocidades lentas con respecto a la luz. El tiempo es un invento de la razón para establecer un orden en los sucesos. Podríamos decir que la existencia del tiempo tiene el mismo peso que la existencia de campo electromagnético. Son, porque son medibles. Para establecer un orden a la razón de cambio de los objetos, es útil y necesario tomar la referencia de un suceso que involucre efectos de duración constante, es decir, un reloj. El tiempo es sinónimo homogeneidad, en el sentido que suponemos un discurrir constante sobre el que cobran sentido los cambios de posición de los objetos y su velocidad de cambio. El tiempo-homogeneidad resulta de la idea querer establecer un orden de sucesos que surge al estar incluidos en el movimiento de movimientos globales del universo y querer comprenderlos. El reloj sería la regla que utilizamos para medir, que supone que la idea sobre la que esta construida es homogénea y se cierra el círculo para establecer que tiempo y homogeneidad es lo mismo. Es fácil comprender esta idea dando respuesta a la cuestión sobre la simultaneidad de los sucesos. Es decir la medición de la duración temporal de esos sucesos según diferentes observadores que se mueven a velocidades distintas. Si ambos miden lo mismo, podemos establecer la definición de tiempo absoluto e imaginarnos un discurrir homogéneo de él.
Definición a velocidades altas: Esto es velocidades cercanas a la luz. Un observador que se mueve a velocidades cercanas a la luz no mediría el mismo tiempo de un mismo suceso que un observador que se moviese a velocidades bajas. El carácter absoluto de tiempo se pierde y se transforma en relativo al observador. Es un resultado de la Teoría de la Relatividad Especial comprobada mediante experimentos. Por tanto la esencia absoluta del tiempo-homegenidad como cambia a relativa, y la palabra "tiempo" modifica su significado.
Como conclusión, reconocemos primero los sucesos que ocurren a nuestra escala. LA escala es un rango numérico en la que ciertos sucesos producen efectos medibles sobre ella y es óptima para cuantificar los cambios que producen. Los fenómenos determinan la escala y los que más fácilmente se miden son los que producen cambios lo suficientemente notables sobre otro objeto de la misma escala tomado de referencia. Los significados desaparecen o cambian en las diferentes escalas, por tanto, cambia la esencia de las cosas sobre las que apoyamos su definición. Temperatura y movimiento molecular son dos descripciones de un mismo objeto apoyándose en esencias distintas. Entonces, hemos construido diferentes realidades de un mismo objeto. Las teorías se encargan de establecer leyes en el marco de una escala. Imponen nuevas definiciones que descansan sobre los principios de la nueva teoría. Son una enciclopedia de los mundos.
Para poder entedender diferentes mundos viviendo en uno solo, la ciencia ha construido su propia "Piedra Rossetta" para poder detectar lo común entre lo diferente. Este intérprete son las matemáticas utilizadas que dan expresión lógica y relacionan las variables (principios a los que previamente se les asocia la idea de poder darles un valor numérico (medición))que definen las cosas. Vemos en fenómenos matemáticas comunes en diversas escalas, que ayudan a comprender y ha modificar el significado de las palabras que describen dichos fenómenos. Y vemos en la misma escala diversos fenómenos que son descritos por las mismas matemáticas. La Piedra Rossetta permite hacer correspondencia signos diferentes sobre una misma esencia para poder entender el lenguaje, en esa dirección, las matemáticas establecen la correspondencia entre nuestro conocimiento científico y el mundo.
lunes, 14 de febrero de 2011
Fenómenos Ópticos: Imágenes en movimiento
El praxinoscopio es un instrumente o juguete clásico de la segunda mitad del siglo XIX. Se le considera uno de los antecesores del cine junto con otros juguetes de la época como el zoótropo, mutoscopio, fenaquistiscopio, etc. Por ser parte de los antecesores del cine son denominados juguetes "pre-cinema". El cine es la comunión de dos fenómenos, el primero, la proyección de luz a través de una imagen traslúcida o transparente (linterna mágica), el segundo, pasar imágenes en movimiento (praxinoscopio).
El tambor giratorio del praxinoscopio contiene una tira en su contorno interior, la cual, tiene un dibujo secuenciado. Al girar el tambor, se puede observar la animación en el espejo central. El praxinoscopio, por tanto, se convierte en un "animador" de dibujos.
A continuación se observa tal efecto en un vídeo que grabé hace unos días, espero que os guste:
El tambor giratorio del praxinoscopio contiene una tira en su contorno interior, la cual, tiene un dibujo secuenciado. Al girar el tambor, se puede observar la animación en el espejo central. El praxinoscopio, por tanto, se convierte en un "animador" de dibujos.
A continuación se observa tal efecto en un vídeo que grabé hace unos días, espero que os guste:
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