Ideas e Inquietudes sin Demostración.

(Primera versión: 13 de junio de 2000
Última modificación: 1 de marzo de 2001)

En general, en las diferentes páginas de este sitio, he tratado de exponer el resultado de mis propios análisis sobre la Teoría Especial de la Relatividad. Estos análisis siguen una secuencia lógica, con desarrollos y fórmulas simples que son relativamente fáciles de entender y que son lo suficientemente consistentes como para soportar con sencillez la mayoría de las críticas que he recibido (aunque debo reconocer que la mayoría de los comentarios han sido para alentarme en la tarea de divulgación). 

Pero junto con los análisis que he expuesto sobre las transformaciones de tiempos y longitudes, en el desarrollo de mis propios análisis he generado modelos y esquemas mentales para otras propiedades del universo físico. Muchos de estos modelos son sólo especulaciones sin ninguna demostración consistente, que solamente cumplen con la función de brindarme cierta comodidad intelectual ante las clásicas preguntas de ¿Qué somos? o ¿Cuál es nuestro destino?.

No tengo dudas de que muchos de los lectores que buscan información sobre la Relatividad (o la Cuántica, o el Caos, o ...) están buscando las respuestas a las Grandes Preguntas de la existencia. Y dentro del paquete de las grandes incógnitas del universo físico figuran la carga eléctrica, la masa, la energía, la entropía, los principios de conservación, etc, etc.

Pues bien, a esta altura llegó el momento de que quienes no sean adeptos a las especulaciones abandonen la lectura de esta página, pues lo que sigue inevitablemente parecerá inconsistente para la gran mayoría de los lectores (Todos?). 

En líneas generales la exposición siguiente es muy difícil pues muchas de los desarrollos que quiero plasmar en blanco y negro (y algunos colores, gracias a la tecnología), son sólo conceptos y modelos mentales no formados necesariamente por palabras sino por conceptos difusos (OK, confusos). La razón de intentarlo  obedece a varios impulsos complementarios. 

• El esfuerzo de la exposición seguramente me ayudará a dar forma a las ideas dispersas.
• Las posibles críticas quizás me ayuden a focalizar los planteos.
• Quizás mis confusas exposiciones ayuden, a algún otro, a hacer desarrollos más consistentes.

Una aproximación al concepto de masa:

Con el modelo conceptual que quiero describir, pretendo dar una explicación no sólo al concepto de masa sino al de su variación con la velocidad.

Para entender mi planteo es conveniente haber leído la página http://www.geocities.com/macpetrol donde expongo el desarrollo de un modelo de estructura del universo donde:

• No existe el vacío. Todo el Universo estaría formado por entes primarios muy similares a los postulados en la teoría de las Super Cuerdas.
• Las ondas y la materia sólo son el resultado macroscópico del movimiento coordinado de los entes primarios.
• Tanto la materia como las ondas se propagan en el medio soporte (como analogía tanto las olas como el sonido se propagan en el agua).
• Las ondas se propagan con libertad pues no están "atadas" a otras estructuras.
• La "materia" se propaga con menos libertad pues queda definida como movimiento coordinado de componentes primarios interconectados. Por lo tanto mover una partícula implica comunicar el movimiento a todos los componentes de la partícula sin que pierdan su conexión. Como ejemplo comparativo, las ondas sonoras avanzan en el aire sin importarles lo que dejan atrás, pero un tornado sólo puede desplazarse si todas las moléculas que lo forman mantienen la coherencia de movimientos.

Y en los puntos finales de la enumeración previa estaría latente el concepto de masa: Cuantos más componentes primarios formen parte de una partícula más difícil es desplazarlos en forma coordinada. De este modo, más masa implicaría más complejidad de coordinación o más "tiempo" para lograr la coordinación.

Se puede obtener una imagen visual (de mi difuso modelo mental) si se imagina una multitud de personas y dentro de esta multitud se visualiza un grupo (equivalente a una "partícula" del sistema) integrado por una fila de 10 personas (numerados de "1" a "10") que se mantienen unidos (coordinados) pasándose notas escritas sobre un papel que realiza un recorrido de ida y vuelta. Para definir mejor el modelo, supongamos

1. Que la única viá de comunicación es a través del papel que pasa de mano en mano. No existe comunicación visual o auditiva de modo que hasta no recibir un papel con indicaciones, cada individuo desconoce lo que está haciendo el resto.
2. Que sólo las personas de los extremos pueden generar notas con indicaciones para todo el grupo. Las indicaciones estarían relacionadas a desplazamientos del conjunto (avanzar, retroceder, doblar, cambiar la velocidad, etc)
3. Que cada persona, luego de recibir el papel, debe dar dos pasos para pasarlo a la persona siguiente (ya sea hacia adelante o hacia atrás, de acuerdo al sentido en que esté circulando lo escrito).  

Si ese grupo decide trasladarse (mientras mantiene la unión mediante el pasamanos con las notas) primero debe pasarse la información a todo el grupo. Esto significa que para realizar cada acción (frenar, avanzar, doblar) el papel debe hacer el recorrido de ida y vuelta. En el viaje de ida del papel, el integrante "1" ó "10" pasa la indicación con el cambio a realizar. Pero antes de efectuar el cambio, debe esperar a recibir el papel con la conformidad de todos los integrantes. Ésta es la única forma de garantizar que el grupo va a realizar un movimiento coordinado. Si "1" no espera a recibir la conformidad del resto, puede ocurrir que "10" haya dado "simultáneamente" una indicación diferente y, como resultado de no esperar el acuerdo mutuo, el grupo se desintegre. Esta es la principal diferencia conceptual entre onda (movimiento libre sin esperar confirmación) y partícula (movimiento coordinado grupal).

De este modo se puede visualizar el concepto de masa como algo íntimamente ligado al tiempo de "coordinación" entre los entes que constituyen lo que identificamos como "materia". Cuanto más entes deban coordinar su accionar, más lenta es la toma de decisiones (más "masa" tiene el conjunto). 

Y que pasa cuando aumenta la velocidad del grupo?.

Si en base al acuerdo entre sus componentes, el conjunto se desplaza a 0.5 m/seg y el movimiento para pasarse el papel de mano en mano se efectúa a 1 m/seg (hacia adelante o hacia atrás), cuando un integrante del grupo quiere alcanzar el papel a su seguidor inmediato, retrocede a 1 m/seg (con respecto al suelo) y como su seguidor avanza a 0.5 m/seg, el papel pasa de mano en mano con una velocidad de 1.5 m/seg. El papel "viaja" hacia atrás más rápido que cuando el sistema estaba en reposo. Pero para la vuelta las velocidades juegan en contra puesto que, cuando un integrante se adelanta a 1 m/seg, su predecesor se aleja a 0.5 m/seg. O sea que el papel vuelve a razón de 0.5 m/seg. Y la suma de los tiempos de "ida" y de "vuelta" dan mayores que los correspondientes al reposo. En forma numérica, teniendo en cuenta que mover el papel de un extremo al otro implica 9 pases de mano a mano podemos hacer el siguiente cálculo:

Con el grupo "en reposo":

Tiempo = (9 pasajes hacia atrás + 9 pasajes hacia adelante) x 2 pasos / 1 m/seg

Asumiendo 1 paso = 1 metro, el tiempo total es de 36 seg. (se supone que el tiempo de escritura/lectura es despreciable).

Con el grupo trasladándose a 0.5 m/seg con respecto al fondo:

Hacia atrás

Tiempo₁ = 9 pasajes hacia atrás x 2 pasos / 1.5 m/seg = 12 seg

Hacia adelante

Tiempo₂ = 9 pasajes hacia adelante x 2 pasos / 0.5 m/seg = 36 seg

Tiempo Total = Tiempo₁ + Tiempo₂ = 12 seg + 36 seg = 48 seg.

Y, de acuerdo con este modelo, mayor tiempo de coordinación implica mayor masa. De este modo un agrupamiento en movimiento presenta mayor "masa" (tiempo de coordinación).

Comentarios Especiales 

El modelo simple presentado permite generar una serie de analogías interesantes.

• La velocidad máxima (teórica) a la que podría desplazarse el grupo, es la velocidad máxima de desplazamiento de cada unidad. De este modo, el límite de velocidad de los grupos coordinados (análogos a partículas elementales) es la velocidad de los componentes sueltos (equivalentes a ondas que se trasladan sin esperar respuesta).
• En el ejemplo desarrollado, con una velocidad de traslación grupal de 1 m/seg el grupo se desarma (pierde su coordinación) pues el papel no puede retornar. Esto implica que el límite de velocidad es inalcanzable pues implica un tiempo de coordinación infinito (equivalente a masa infinita).

Si el modelo es adecuado, se podría desarrollar una vinculación entre dos conceptos fundamentales de nuestro universo: la Masa y el Tiempo. Y relacionar la masa con el tiempo de coordinación quizás permita desarrollar una aproximación a la cuantización del Tiempo. 

Por qué la energía de las ondas electromagnéticas depende de la frecuencia?.

Este es un tema que se acepta con normalidad en la actualidad, aunque en su momento fue necesario realizar una notable abstracción para proponerlo y aceptarlo. De hecho este concepto está enraizado con el origen de la teoría cuántica.

Lo "normal" es que la energía de una onda dependa de su amplitud (Una ola más alta lleva más energía que una ola más pequeña).

Actualmente es un hecho demostrado que la ecuación:

Energía = h x frecuencia  (Donde "h" es la constante de Planck) es aplicable a todo el rango de energía de las ondas electromagnéticas.

Por lo tanto trataré de desarrollar un concepto muy relacionado a la especulación previa (Relación entre tiempo y masa) para encontrar el por qué de la ecuación precedente.

Si, asociado a dicha ecuación, acepto como hipótesis de trabajo:

• Que la masa (inercia del sistema) es un resultado del tiempo que les lleva a las partes coordinar su movimiento. 
• Que la masa asociada a la energía de las ondas electromagnéticas tiene el mismo origen que la masa de las que reconocemos como partículas materiales.

Me veo obligado a concluir (Puesto que la masa y la energía son proporcionales de acuerdo con E=mc²) que

• Si mayor frecuencia implica mayor energía.
• Mayor energía implica mayor masa.
• Mayor masa implica mayor tiempo de interacción entre componentes básicos.

Para congeniar esta secuencia de razonamientos (especulaciones) necesito que una mayor frecuencia esté asociada a mayor número de componentes básicos. 

Y esto parece posible si el volumen en que se mueve una onda es fijo (no depende de la frecuencia) pero la cantidad de componentes (por ejemplo: "crestas de onda") crece linealmente con la frecuencia. Y en un volumen dado eso es lo que ocurre para el número de ondas acumuladas para cada frecuencia (el doble de frecuencia implica el doble de "crestas" en un espacio fijo, o en un tiempo fijo). 

(??!!??

Una aproximación al concepto de Carga Eléctrica:

Si en los desarrollos previos me sentía pisando terreno resbaladizo, al entrar en este punto, me cuestiono realmente hasta la osadía de intentar un enfoque. Pero voy a ser consecuente con mi estilo (que implican una alteración crónica de las facultades intelectivas) y voy a intentar la empresa (me tomó unos ocho meses pasar más allá del título en este punto).

Como ya estarán convencidos quienes hayan seguido mis razonamientos hasta este punto, mi mente necesita modelos físicos para tratar de entender la realidad. Las matemáticas constituyen un lenguaje maravilloso, pero llega un momento en que dejan de adaptarse al modelo que tratan de describir (encontrar el límite es una de las tareas fundamentales de los que estudian la naturaleza).

Además, mis modelos mentales son todos discretos: Siempre necesito entes fundamentales sobre los que se montan los fenómenos que quiero visualizar (yo llamo a esto una visión netamente mecanicista).

Voy a empezar tratando de enumerar lo que sabemos acerca de la carga eléctrica.

1. No existen cargas libres. Las cargas están siempre asociadas a alguna partícula material.
2. La carga eléctrica se presenta en valores discretos.
3. No puede crearse una carga sin generar la opuesta. (Formación de pares).
4. Las ondas electromagnéticas manifiestan fenómenos eléctricos y magnéticos

De modo que sumando lo expresado en esta lista con el modelo que empleo para describir la estructura del universo ( http://www.geocities.com/macpetrol ) me siento  impulsado a concluir que el mismo fenómeno que da lugar a lo que llamamos masa (o materia), de alguna manera genera también la carga eléctrica. Tal como la entiendo (de una manera muy difusa), la carga eléctrica sería una especie de "sobrante" generado en el proceso de coordinar entes primarios para dar lugar a las partículas. Trataré de emplear un ejemplo para ilustrar este punto: Un remolino en una corriente de agua "atrae" otros remolinos y objetos cercanos. El movimiento coordinado de las moléculas de agua es lo que origina el remolino. Pero este remolino "atrae" las moléculas cercanas (se nutre de ellas para mantener su existencia). Esta atracción (en mi modelo mental muy simplificado) representaría algo equivalente a la atracción gravitatoria. Todas las moléculas cercanas se sienten "obligadas" a acompañar el remolino. Pero además los remolinos (y los tornados) suelen presentar una boca de entrada, donde la atracción es violenta, acompañada de un extremo de salida donde los objetos son expulsados con violencia. Estas bocas opuestas serían el equivalente conceptual de la carga eléctrica.

Trataré de explicarlo recurriendo al modelo de entes primarios que se agrupan para dar lugar a lo que denominamos partículas. La agrupación y la coordinación para mantener la "partícula" produce un pequeño desbalance en el entorno que da lugar a la atracción gravitatoria universal. La atracción universal sería el resultado de la competencia por entes primarios.

Pero si además existiera un flujo neto de Entrada y Salida de entes primarios, se manifestarían corrientes de otro tipo (dos corrientes de salida se repelerían tal como lo hacen las cargas del mismo signo).

Tema en desarrollo

NOTA: No lo menciono en forma explícita pero los polos magnéticos los incluyo dentro de este mismo tipo de análisis.

Hasta donde llega la Fuerza de Gravedad?

En otras palabras: 

¿Hasta donde se extiende el campo gravitacional ?.

¿Un neutrón puede hacer sentir su presencia a 1,000,000 de años luz ?.

Con estas preguntas lo que intento poner en tela de juicio son los conceptos de "continuo" y de "infinito" propios de la matemáticas, cuando se intenta trasladarlos a la física.

Por supuesto que puedo hacer el cálculo correspondiente para expresar la magnitud del campo gravitatorio de un neutrón, a un año luz de distancia. Pero supongamos que el cálculo arroja 10^-100 gravedades (o cualquier otro valor increíblemente pequeño). Este resultado, 

• ¿Tiene sentido físico?.
• ¿Existe algo que cambie porque exista, o no, el mencionado neutrón a un año luz de distancia?.  

Este análisis atañe a los conceptos que tengo acerca de "los continuos" y "los infinitos". Sigo creyendo que el entramado físico es necesariamente discontinuo. Y si la trama es discontinua, entiendo que debería haber un límite para la posibilidad de alterar un sistema físico mediante una variable externa. 

Ejemplo: Un televisor que tiene una resolución de 640 x 480 puntos no es capaz de captar detalles más allá de dicha resolución. Supongo que al mundo físico le puede pasar algo parecido.

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