L’Univers i els secrets de l’espai-temps

1. L’Univers i elssecrets de l’espai-temps Milena Andreu Inés Draaijer Marina Hidalgo Maitane Najarro Cristina Yuste IES Antoni de Martí i Franquès

2. L’Univers • Què és l’Univers? L’Univers està generalment definit com tot el que existeix físicament (matèria, energia, espai i temps), format per galàxies, planetes, estrelles, matèria obscura (matèria hipotètica de composició desconeguda que no emet o reflecteix suficient radiació electromagnètica per a ser observada amb els mitjans tècnics actuals), etc. • Com es va crear l’univers? La teoria del Big Bang constitueix el moment on tota la matèria observable de l’Univers està concentrada en un punt de densitat infinita i hi ha un “explosió” i es comença a expandir fins crear el que coneixem avui dia com l’Univers. • Van existir tres teories sobre l’Univers: - Tª Geocèntrica de Claudio Tolomeo on deia que la terra es trobava al centre de l’Univers i aquest girava al seu voltant. - Tª Geocèntrica de Nicolau Copernico, estableix que el sol és el centre de l’Univers i els planetes es troben al seu voltant amb moviment circular uniforme. - Tª de l’univers estàtic i uniforme d’Isaac Newton on tota massa té un camp gravitacional i que els planetes giren al voltant del Sol.

3. ForatNegre • És un cos que posseeix un radi diminut però amb una gran concentració de massa. • Aquest cos no pot emetre ni reflectir llum, per això el seu nom. • Degut a la seva gran densitat comença a empassar-se tot el que hi ha al seu voltant. • John Michell proposa el primer plantejament sobre els forats negres al 1783. • Karl Schwarzschild va aconseguir explicar matemàticament aquest fenomen 150 anys després. • Stephen Hawking i Roger Penrose defineixen el forat negre com el “conjunt de successos on cap cosa és possible d’escapar a gran distància” = “singularitat”.

4. Especulacions i curiositats • Com podem detectar forats negres? Normalment s’utilitzen mesuradors de rajos X, ja que aquest són grans emissors a causa de la pèrdua superficial de matèria per part d’un cos que és absorbit per ells. També es poden detectar per l’efecte que tenen en cossos pròxims a ells. • La teoria general de la relativitat descriu a la gravetat com una manifestació de la curvatura d'espai-temps. Com més massiu sigui l’objecte major serà la seva influència sobre l’espai i el temps, si parlem de casos límits les regles geomètriques que coneixem deixarien d’aplicar-se. • En “Black Holes FAQ” (Preguntes freqüents sobre els forats negres),TedBunn descriu que no es pot parlar de mesures concretes per als forats negres ni en general cap cosa que existeixi, sinó que hem de prendre compte l’espai que ocupa en l’univers i la massa que posseeix. • Estàn l’univers i el planeta Terra en perill per la presència de forats negres? No. Amb els coneixements aportats per Schwarzschild i els descobriments actuals s’ha conclòs que els seus efectes sobre el Sistema Solar i el nostre planeta són pràcticament nuls. Això obre nous camps d’investigació sobre els possibles tipus forats negres existents. • Forats blancs: els forats negres són definits com un horitzó de successos dintre del que tot objecte és atrapat per una força gravitatòria, així que per oposició podem entendre que por existir un forat blanc on tot el que estigui dintre d’ellserá violentament repel·lit. Encara i fins al moment no hi ha hagut descobriment que contradigui la seva existència real.

5. Quèés un forat de cuc? Un forat de cuc és un forat negre supermassiu amb una gravetat immensa que en teoria obre una porta a través del espai-temps. De moment, fins que no es demostri el contrari, els forats de cuc no són reals.

6. Funció i possibilitatd’unforat de cuc • Es creu que travessant un forat de cuc pots accedir a una altre part de l’univers o inclús arribar a un altre univers. • Es planteja que si realment existissin, els podríem utilitzar com a mètode de transport. • Una fórmula matemàtica permet crear forats de cuc electromagnètics. • Construïts de meta materials (material artificial que presenta propietatselectromagnètiquesinusuals, propietats que procedeixen de l’estructuradissenyada i no de la sevacomposició, és a dir, sóndiferents a les delsseusconstituents) però, les seves possibles aplicacions rossen la ciència-ficció. • La fórmula matemàtica es basa en una anterior concebuda per possibilitar les radiacions de microones, però aquesta nova versió valdria per totes les freqüències d’ones electromagnètiques, segons els seus creadors. • De moment, encara no existeixen els meta materials necessaris per a fabricar aquest túnel electromagnètic.

7. Teoriaquàntica • Estudia el comportament de la matèria quan les dimensions d’aquesta són molt petites, i comencem a notar efectes com la impossibilitat de conèixer amb exactitud la posició d’una partícula, o la seva energia, o conèixer simultàniament la seva posició o velocitat, tot això sense afectar a la pròpia partícula. • El marc d’aplicació de la física quàntica es limita, gairebé exclusivament, als nivells atòmic, subatòmic i nuclear, on resulta totalment imprescindible. També s’utilitza en àmbits com l’electrònica, en la física de nous materials, en la física d’altes energies, en el disseny d’instrumentació mèdica, en la criptografia i la computació quàntiques, i el la cosmologia teòrica de l’Univers primerenc. Però l’aplicació mes innovadora es la teleportació dels estats quàntics. • És una teoria netament probabilista que ens parla de la probabilitat de que un fet succeeixi en un moment determinat, no de quan ocorrerà certament. • A diferència del que ocorre en la Física Clàssica, en la Teoria Quàntica la probabilitat posseeix un valor objectiu essencial, i no es troba supeditada a l’estat de coneixement del subjecte, sinó que, en certa manera, ho determina.

8. El viatge en el temps • És un concepte de desplaçamentcapendavant o capenrereaixícomhofem en l’espai. Algunesinterpretacionssuggereixen la possibilitat de viatges entre universos o realitatsparal·leles. • La Teoria Especial de la Relativitatexigeix que les línies de món (que descriuen el curs de la seva vida) delsobjectesfísicssiguin de tipustemps. Segons La Teoria General de la Relativitat, elsobjectes de gran massa deformen l’espai-temps i dobleguen aquesteslínies. Si una línia es corbés i es tanqués, ensprecipitariem sobre elsnostresantics“jos”.

9. La mecànicaquàntica i el “multivers” • Algunessituacions descarten que puguihaverviatgespeltemps. La física, però, no imposaprohibició alguna. El viatgecap al futurésl’unic que no plantejaparadoxes. Un exemple en seria: - Comés que no hi ha “viatgers del futur” entre nosaltres? Aquestessónparaules del mateix Stephen Hawking. Aquí, però, s’amagagattancat, doncs una corba de tempstancadaarribariacapenrere en el tempsnomésfins el moment en que es va crear. Aquestaésl’explicació a una de les moltes preguntes formulades. No obstant, hi ha un nombre incomptabled’altres per a les quals no trobemcapsolució que admeti el nostreraonament. • De les corbes de tempstancadessabem que, si existeixen, ens falta la mecànicaquàntica per entendre-les. Aquesta resol les paradoxesdelsviatges a través del temps. No prediuquèobservarem, sinóquinssónelspossiblesresultatsd’unaacció. • Aquí prenpaper la teoria del “multivers” d’Everett. Aquestaens explica, com a exemple, que un neutrópot desintegrar-se en qualsevolmoment, peròésmés probable que hofaci en certsmoments que en unsaltres. Per a cada instant en que puguifer-ho, existeix un universonaixòocorrejust en aquellmoment, segons la sevainterpretació.

10. Conclusió ★ ☆ ✮ ✯ ☄★ ☆ ✮ ✯ ☄★ ☆ ✮ ✯ ☄★ La nostra conclusió és que, si els viatges a través del temps són impossibles, la raó n’està encara per descobrir. Potser trobem o creem algun dia corbes de temps tancades navegables, o potser no. Però si la interpretació dels molts universos, o alguna cosa per l’estil, és veritat –i en la cosmologia quàntica i en la teoria quàntica de la computació no es coneix altra possibilitat de que sigui viable-, llavors totes les objeccions adduïdes contra els viatges a través del temps depenen de models falsos de la realitat física. Per tant, tocaria a aquells qui encara vulguin rebutjar que pugui haver viatges pel temps el presentar nous arguments científics o filosòfics. ★ ☆ ✮ ✯ ☄★ ☆ ✮ ✯ ☄★ ☆ ✮ ✯ ☄★