Movimiento Browniano

 El Movimiento Browniano es un comportamiento de las partículas de un medio fluido (puede ser gas o líquido) en las que estas se mueven aleatoriamente, debido a los choques que se producen contra las moléculas de ese mismo fluido. Recibe este nombre ya que el descubridor de esto fue un biólogo y botánico inglés, Robert Brown.

 Brown, en el año 1827, observó a través de su microscopio que unos granos de polen se desplazaban por el agua. Sin embargo, él no fue capaz de describir los mecanismos que provocaban los movimientos de los granos.

El movimiento apresurado de estas partículas se produce debido a que su superficie está asediada constantemente, por las moléculas presentes en el fluido y son sometidas a una alteración térmica. Al no ser uniforme este bombardeo de colisiones, está sujeto a variaciones como la presión trabajada sobre ellos, provocando el movimiento contemplado.

Brown, al principio, no conseguía dar una respuesta clara acerca de la causa que generaba este movimiento de las partículas, por lo que pensó en un primer instante que el polen tenía vida. Para comprobarlo, colocó en un recipiente lleno de agua, algo de polen y comprobó que ese polen presentaban los mismos movimientos.

La explicación matemática de este fenómeno fue elaborada por Albert Einstein y demostró que existían átomos y moléculas (muy disputadas a principios del siglo XX). Fue el punto de partida a una nueva rama de la física, la física estadística. La descripción de Einstein decía que el polen estaba siendo movido por las moléculas individuales presentes en el agua. Fue verificada por Jean Perrín en 1908 y que lo hizo merecedor de un Premio Nobel de Física.

Os dejo unos ejemplos visuales del Movimiento Browniano:

Erwin Schrödinger

 Erwin Schrödinger fue un físico austriaco nacido en Viena en el año 1887 que realizó aportaciones importantes en campos como la termodinámica o en mecánica cuántica. Sus padres fueron Rudolf Schrödinger y Georgine Emilia Brenda.

Fue educado en una de las instituciones de enseñanza media más prestigiosas del ámbito germánico, el Akademisches Gymnasium. Después, entre los años 1906 y 1910, estudió en Viena y recibio clases de Friedrich Hasenöhrl y Franz Serafin Exner. Estuvo realizando también unos experimentos con ayuda de Friedrich Kohlrausch. Finalmente, en 1911, Schrödinger se convirtió en el asistente de Exner.

En el año 1914, Schrödinger logró la máxima calificación posible, la habilitación. Durante los cuatro años siguientes, estuvo participando en la I Guerra Mundial formando parte del bando austriaco y estuvo en ciudades como Gorizia, Duino, Sistiana, Prosecco y Viena. El 6 de abril del año 1920, se casó con Annemarie Bertel y ese mismo año se convirtió en ayudante de Max Wien en Jena. El 20 de septiembre de ese año se convirtió en profesor asociado en Stuttgart y un año más tarde, en 1921, se adquirió el cargo de profesor titular en Breslavia (lo que es hoy Wroclaw).

En el año 1922 se trasladó a la Universidad de Zürich. Cuatro años más tarde, en 1926, en la revista Annalen de Physik publicó una serie de artículos que explicaban y sentaron las bases de la mecánica cuántica ondulatoria, en las que describió su célebre ecuación mediante derivadas parciales, relacionando la energía que esta asociada a una partícula macroscópica con la función de onda de dicha partícula. Fue capaz de llegar a esa conclusión gracias a una hipótesis de Louis de Broglie, enunciada en el año 1924, que decía que la materia y en específico, las partículas, son capaces de mostrar un comportamiento dual, es decir, pueden mostrarse como una onda o como materia.

En el año 1927, Schrödinger aceptó el cargo de la cátedra que dejo Max Plank, y fue allí donde se puso en contacto con varios científicos de gran prestigios, entre los que se encontraba Albert Einstein.

Permaneció en esta universidad hasta el año 1933 cuando se tuvo que ir de Alemania debido al auge de la ideología nazi y a que él era antisemita (Schrödinger estaba en contra de la persecución judía). Ese mismo año recibió el Premio Nobel de Física junto con Paul Dirac por su gran contribución en el desarrollo de la mecánica cuántica. Durante los 7 años siguientes estuvo viviendo en diversos países europeos (en 1936 estuvo en Austria, en la Universidad de Graz; en 1938 estuvo buscando becas para irse a Italia y a Suiza). En el año 1940 se metió en el Instituto de Estudios Avanzados de Dublín, en Irlanda y estuvo allí hasta el año 1956, cuando regresó a Austria como profesor emérito de la Universidad de Viena.

Curiosidades:

Erwin Schrödinger sentía debilidad por todas las mujeres, hasta por su propia esposa. Ella, muchas veces, correspondía a las amantes de su marido y consentía que fuese engañada por otra mujer.

Aquí os dejo un vídeo por si queréis saber más acerca de la vida de Erwin Schrödinger:

https://www.youtube.com/watch?v=040mOkRx0Pk

¿Es físicamente posible que exista la Tierra hueca?

Hace relativamente poco, a raíz de la “teoría de la Tierra plana”, surgió en Internet un nuevo modelo de la Tierra algo distinta, el modelo de la Tierra hueca. Pongamos todo en contexto: este modelo afirma que el interior que conocemos en realidad no existe y que en su lugar, existe un sol en el centro. Además, afirman que existe en la cara interna de la Tierra Nueva fauna, paisajes y ecosistemas. Pero, ¿hasta qué punto es esto posible?

Imaginemos que tenemos una esfera perfecta que está hueca y es del tamaño de la Tierra. Sí metiéramos en el centro cualquier cosa, en nuestro ejemplo una persona, ¿qué pasaría? La corteza terrestre atraería a esa persona en todas direcciones y sentidos posibles, cancelando unas fuerzas con otras, puesto que al ser una esfera perfecta, la masa de la corteza es igual en todos los puntos y por consiguiente, la fuerza que realiza (en valor) es la misma pero distinta en sentido (y en signo). Ante esto, cabe preguntarse otra cosa: ¿qué pasaría si el objeto es desplazado del centro? Al igual que antes, las fuerzas se cancelan pero en este caso la persona sería atraída débilmente por una gran parte de la corteza y muy fuertemente por una parte pequeña de la superficie. 

Esto se queda en la teoría, pues todos sabemos que la Tierra no es una esfera perfecta, sino que tiene irregularidades. Al haber irregularidades, se produce en el interior microgravedades que podrían mantener sujeta a la persona a la cara interna. Pero estas microgravedades se verían alteradas por la esa estrella que se encontraría en el centro. Esta estrella al ser masiva tendría un campo gravitatorio que atraería todo lo que hay en el interior. Además, esta estrella puede ser alterada por cualquier objeto celeste, pudiendo colisionar con la corteza terrestre.

Tampoco sería posible que la masa de la estrella sea menor y que el resto la soporte la corteza, pues ésta tiene un grosor de unos 75 km. Una evidencia de ello es el estudio de las ondas sísmicas, pues las ondas P y las ondas S nos permiten saber cómo es el medio en el que se propagan las ondas. Además, estas ondas sísmicas pueden ser detectadas por todo el planeta.

Finalmente, la fuerza centrífuga tampoco sería capaz de generar un campo gravitatorio interno pues recordemos que la Tierra tarda en rotar un día (24 horas aproximadamente). Esta fuerza solo consta el 1% de la gravedad terrestre.

Por tanto, podemos concluir que este modelo físicamente es imposible pues supone muchos inconvenientes y es inestable.

 

Aquí os dejo dos vídeos que os pueden interesar:

https://youtu.be/VfvkXjejJow

https://youtu.be/XyX3pwCjobU

Universos FLRW

Los Universos FLRW son unos tipos de universos que, durante estos últimos años, han sido estudiados por numerosos cosmólogos. Estos universos eran los candidatos para determinar cómo era nuestro universo. Los Universos FLRW son 9 y uno de ellos se piensa que es el nuestro. Estos universos están caracterizados por contener diversas cosas como la materia bariónica(estrellas,galaxias,planetas...),materia oscura, energía oscura y la radiación;que hacen que deformen (dependiendo de cuanto hay de cada cosa, influye de una manera u otra) y que sean contenidos por el espacio-tiempo. Les presento estos 9 Universo:

1. El Universo vacío. Está caracterizado por no contener nada pero se expande a un ritmo constante
2. El Universo de materia. Este Universo está caracterizado por contener algo de materia, que hace que frene esta expansión un poco y que estabilice su velocidad.
3. El Universo en colapso. Este Universo se caracteriza por contener mucha materia y ésta provoca que se ralentice la expansión hasta que se para y después empieza la contracción. Su final es el Big Crunch. Una de sus peculiaridades es que se puede circunavegar por él, es decir, que si tú empieces a moverte por él en línea recta, regresarás al punto de partida.
4. El Universo Einstein-Desitter. Este Universo está formado por la cantidad de materia justa para que no se produzca ninguno de los casos anteriores. Antes se creía que este podía ser nuestro Universo.
5. El Universo "oscuro". Este universo solo está formado por energía oscura. El ritmo de expansión de este universo es acelerado.
6. El Universo de luz. Este Universo está formado por la radiación. Este universo se expande pero este ritmo de expansión decelera. 
7. El Universo "rezagado". Está formado por dos terceras partes de energía oscura y la tercera parte de materia bariónica. Se caracteriza por su repentina expansión .
8. El Universo con rebote. Se caracteriza por la contracción y expansión del Universo, es decir, sufre el Big Bounce.
9. Nuestro Universo. Está formado por materia oscura (25%), materia bariónica (5%) y energía oscura (70%). Nuestro Universo está en expansión acelerada, por lo que la distancia entre dos regiones del espacio aumenta.

Si queréis saber más acerca de tema os dejo este vídeo:

Vulcano, el planeta que solo existió en el siglo XIX

En 1859, el científico Edmond Lescarbault mientras observaba el Sol, se percató de un punto negro que apareció por el disco solar. Él, creía que era un nuevo objeto que todo el mundo estaría buscando: un nuevo planeta, Vulcano; anterior a Mercurio.

Le Verrier, prestigioso astrofísico de su época, se ganó el respeto de todos los científicos debido a la predicción de un nuevo planeta. Él estudió y calculó el movimiento de los planetas aplicando la Ley de Gravitación Universal de Newton. Esto requería tener en cuenta la atracción que imprime el Sol en los planetas, y además, requería tener en cuenta la atracción entre los planetas. Sus resultados encajaban con el movimiento real que describían los planetas excepto con uno, Urano. Investigando este error, Le Verrier llegó a una conclusión: la existencia de un nuevo planeta que tiraba gravitacionalente de Urano que no se estaba teniendo en cuenta. A través de esto, Le Verrier se preguntó cuán grande debía de ser el planeta y como tendría que ser su órbita y a partir de esto realizó los cálculos correspondientes y le pidió a un científico alemán que observara el firmamento en la zona que le pidió. En esta zona, efectivamente, se descubrió con un margen de error de 1 grado el planeta Neptuno. Esto dio pie a que investigara la precesión de Mercurio (la precesión es el giro de la órbita de un cuerpo). Le Verrier comprobó que el valor de la precesión obtenida era algo menor a la real, por lo que pensó que se podía tratar de un nuevo planeta que alterara la órbita de Mercurio. En menos de un año, Lescarbault observó un objeto que pasaba delante del Sol y Le Verrier presentó esto a la Academia de Ciencias francesa, la cual anunció el descubrimiento de un nuevo planeta: Vulcano (situado antes de Mercurio).

Le Verrier utilizó los cálculos de Lescarbault para predecir su órbita, tamaño, forma y, lo más importante, sus tránsitos. Después de su muerte, muchos científicos siguieron investigando acerca de este nuevo planeta pero en las investigaciones no se observó a Vulcano

No fue hasta 1916, en que el genio Albert Einstein pondría fin al problema de la precesión de Mercurio y desmentiría la existencia de Vulcano.



A principios del siglo XIX, los astrofísicos tenían un pequeño problema que venía incordiando desde tiempo atrás: el movimiento de Mercurio. Su órbita se movía lentamente describiendo el movimiento de precesión. Los científicos intentaban calcular cuán rápido se movía esta órbita mediante los tirones gravitacionales de los planetas y el Sol, los cálculos fallaban. Intentaron proponer distintas soluciones como la existencia de un nuevo planeta, Vulcano. Newcomb desechó la idea de que un cuerpo celeste o restos de ellos , mientras que Seeliger propuso que cerca del Sol existía una nube de gas y polvo y que se podía ver a través de la luz zodiacal del anochecer y amanecer. Al medir la intensidad de luz se observó que la cantidad que había era mucho menor de la necesaria para causar esta precesión. Este problema solo les dejó un camino: no tocar ningún elemento del Sistema Solar y tocar algo sagrado: la Ley de Gravitación Universal. Una de las propuestas fue que el 2 que hay en el cuadrado del radio no era 2, sino una cantidad algo mayor siendo este una idealización nuestra. Edwin Herbert Hall calculó cuál tendría que ser el número para que encajara con la precesión de Mercurio obteniendo como resultado el número 2.00000016. Newcomb descubrió que tanto Venus, a la Tierra y a Marte, pero en menor grado; por lo que los decimales que encajaban para la precesión de Mercurio, fallaba en el resto de las órbitas. Lo único que hizo Hall es proponer una solución concreta a un problema concreto, es decir, una Teoría AD HOC. Estas teoría tienen el inconveniente de que cuando intentas realizar una generalización, fallan sino que tienden a complicarse. 
La modificación que propuso Hall no fue la única, ya que otros científicos propusieron otras modificaciones en la gravedad inspiradas en ecuaciones del electromagnetismo, pero con los inconvenientes de que alteraba la órbita de un planeta o no cuadraba del todo la precesión de Mercurio, incluso a cambiar la masa de la Tierra. No fue hasta 1915 en que un gran científico resolvió el problema. Ese científico fue Albert Einstein. Resolvió el problema gracias a su Teoría de la Relatividad General. Explicó que Mercurio sentía una gravedad mayor que el resto lo que perturbaba su órbita. A la fórmula de la Ley de Gravitación Universal había que añadirle un término que va con "r" a la cuarta. Esta era más completa que la de Newton y cuando Einstein se dispuso a calcular la precesión de Mercurio, dio en el clavo: 43 segundos de arco por siglo.

Por fin se había resuelto el problema que llevaba atormentando a los científicos desde mediados del siglo XIX. 

Si queréis saber más os recomiendo estos vídeos: