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← Can Matter Exist Without Space? - Ask the Experts #18

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Showing Revision 4 created 04/28/2014 by andresgm.

  1. Hola, Spacelab,
  2. Soy Matt Kleban,
  3. Soy profesor adjunto de Física en la Universidad de Nueva York
  4. Estoy aquí para responder a sus preguntas.
  5. Primera pregunta: ...
  6. [¿Hay un tamaño máximo para un hoyo negro?]
  7. Bueno, esa es una muy buena pregunta.
  8. Antes de responderla, veamos algo rápidamente:
  9. ¿Qué significa "el tamaño de un hoyo negro"?
  10. El tamaño de un hoyo negro es el radio
    del "horizonte de sucesos".
  11. Los hoyos negros son regiones que ni siquiera la luz puede escapar de ellos.
  12. Hay un tamaño de esa región para la cual la luz no puede escapar de ella.
  13. El límite de esa región se llama "horizonte de sucesos",
  14. y tiene un radio: su tamaño.
  15. Eso es a lo que nos referimos
    por tamaño de un hoyo negro.
  16. De hecho, el radio del horizonte de sucesos,
  17. es decir, el tamaño del hoyo negro, es proporcional
  18. a la cantidad de materia y energía que le arrojes a él.
  19. De hecho, si tuvieras acceso a una
    cantidad infinita de materia y energía,
  20. podrías seguir alimentando al hoyo negro,
  21. y este seguiría creciendo más y más.
  22. No hay límite en ese sentido.
  23. Sin embargo, por supuesto,
    en el universo en el que vivimos,
  24. no tenemos acceso a una cantidad infinita
  25. de materia o energía.
  26. E incluso si pudiéramos ir de un lado a otro
  27. del universo y recolectar toda la materia y energía de él,
  28. aun si lo hiciéramos, tendríamos
    incluso un tamaño máximo,
  29. porque hay una cantidad finita de materia y energía
  30. en el universo que podríamos recolectar.
  31. Dicho tamaño sería hoy una
    fracción del tamaño del universo.
  32. Así que, quizá tomaría miles
    de millones de años-luz atravesarlo,
  33. muy muy grande, pero aun así un tamaño finito.
  34. La segunda pregunta es:
  35. ¿Puede la materia existir sin el espacio?
  36. Esa es una muy buena pregunta... y difícil de responder.
  37. La respuesta sincera es que no lo sabemos del todo.
  38. Pero lo que podemos decir es que
    tenemos una teoría que relaciona
  39. la materia al espacio y al tiempo también.
  40. Si bien no creemos que esa teoría
    sea una descripción exacta
  41. del mundo, es la mejor que tenemos.
  42. Esa teoría se le llama "relatividad general".
  43. Es la teoría que Albert Einstein,
    por allí de 1916, descubrió primero.
  44. De acuerdo con Einstein, hay una ecuación, de hecho,
  45. un conjunto de ecuaciones,
    llamado "ecuaciones de Einstein".
  46. las que relacionan la materia con el espacio y tiempo.
  47. Resulta que es posible resolver dichas ecuaciones
  48. cuando no hay materia.
  49. Puedes tener cero materia y cero energía,
  50. pero aun así tener espacio y tiempo.
  51. Sin embargo, no es posible resolver las ecuaciones
  52. cuando tienes materia, pero sin espacio o tiempo.
  53. En otras palabras, puedes tener espacio y tiempo
    sin materia;
  54. pero, al menos de acuerdo
    con las ecuaciones de Einstein,
  55. no puedes tener materia sin espacio ni tiempo.
  56. No creemos que ese sea el final de la historia.
  57. No creemos que sean exactas las leyes de la física.
  58. Podría ser que, cualquiera que sea la exactitud de las leyes de la física,
  59. podrían, de alguna manera, permitir que la
    materia exista sin el espacio.
  60. No obstante, creo que, al menos por el momento,
  61. la respuesta final es no.
  62. Hasta donde sabemos no es posible.
  63. La tercera pregunta es...
  64. Si fuéramos capaces de superar el problema
  65. de la energía infinita para viajes [a la velocidad] de la luz
  66. y viajar por el espacio a C [la velocidad de la luz],
  67. ¿significaría que la dilatación del tiempo desde nuestra perspectiva
  68. el viajar a cualquier lugar sería instantáneo?
  69. Y, ¿significaría entonces que de hecho existiríamos
  70. en cualquier punto en nuestro vector al mismo tiempo?
  71. Esa es otra buena pregunta.
  72. La razón para esta pregunta es que
    cuando te mueves muy rápido,
  73. cuando te desplazas casi a la velocidad de la luz,
  74. aparece un fenómeno llamado "dilatación del tiempo",
  75. lo que significa que para ti, si eres quien se mueve
  76. muy cerca de la velocidad de la luz, no transcurrirá
  77. mucho tiempo.
  78. Por ejemplo, si viajas de la Tierra a Alfa Centauri
  79. en una nave espacial que se mueve
  80. muy cerca a la velocidad de la luz,
  81. entonces para ti habrá transcurrido muy poco tiempo.
  82. No envejecerás mucho para nada.
  83. Tus relojes no avanzarán mucho.
  84. Las personas de la Tierra y las personas en Alfa Centauri
  85. te verán hacer este viaje
  86. y dirán que te tomó, al menos,
  87. un par de años este viaje.
  88. Pero para ti sería muy breve.
  89. Lo interesante es que esta es una teoría de la relatividad
  90. y todo debería ser relativo al observador
  91. Así que, podrías preguntar:
  92. ¿Cómo sería que hicieras ese viaje
  93. en tan corto tiempo?
  94. Y la respuesta es que vas a tu "marco de referencia",
  95. si vas manejando un auto por la carretera,
  96. ves edificios y árboles y cosas por el estilo
  97. a lo largo del camino moverse hacia ti a 96 km/h,
  98. tú estás en reposo, y los árboles y edificios
  99. vienen hacia ti.
  100. Ese es tu marco de referencia.
  101. En la nave espacial, tú estás en reposo,
  102. y Alfa Centauri viene hacia ti.
  103. La velocidad a la que se acerca a ti es muy cercana
  104. a la velocidad de la luz.
  105. Nunca puede ser mayor que ella.
  106. No puede ir más rápido que la velocidad de la luz.
  107. Pero se acercará hacia ti a cerca de la velocidad de la luz.
  108. La razón de que hagas el viaje en tan corto tiempo
  109. es porque aparece otro fenómeno extraño
  110. en la relatividad, llamado "contracción de Lorenz".
  111. Las distancias se contraen.
  112. Las distancias parecen más cortas cuando los objetos se mueven muy rápido.
  113. La distancia que medirías
  114. entre tú y Alfa Centauri
  115. es mucho más pequeña que la distancia que alguien en reposo
  116. sobre la Tierra mediría.
  117. Así es como tú eres capaz de hacer la travesía
  118. en tan poco tiempo.
  119. Así que, para responder a la pregunta acerca de si todo
  120. sería instantáneo en el límite en que
  121. te estás moviendo a la velocidad de la luz,
  122. la respuesta es sí,
  123. porque en el límite en que te estás moviendo
  124. a la velocidad de la luz
  125. no transcurre ningún momento para ti conforme haces el viaje.
  126. Y, desde tu punto de vista,
  127. no hay distancia de hecho entre la Tierra y Alfa Centauri.
  128. Así es como puedes cruzarlo en sólo un instante.
  129. Así que, sí
  130. estarías en todo el recorrido entre la Tierra y Alfa Centauri
  131. al mismo tiempo en un instante.
  132. Gracias por las maravillosas preguntas.
  133. Si tienen más preguntas para un próximo experto,
  134. anótenlas por favor abajo en los comentarios.