Un momento, ¿Por qué el cielo es azul?

Todos los días vemos el cielo, pero, probablemente no sabes por qué es azul y no, no es el reflejo del mar, más bien, el mar se ve azul por el cielo, no al revés.

Bueno, para saber por qué el cielo es azul se debe de tener en cuenta un concepto, ¿Qué es la luz? Básicamente la luz es una onda, esta pertenece al  espectro electromagnético, de hecho, la luz es la única parte del espectro electromagnético que podemos ver, por eso se le llama espectro visible. El espectro electromagnético visible está compuesto por los colores del arcoíris; Infrarrojo (este no se ve) Rojo, naranja, amarillo, verde, azul, morado y ultravioleta (este no se ve).

Cada color es una longitud de onda diferente, el rojo por ejemplo posee una longitud de onda más larga, y no es muy energética, mientras que el violeta por ejemplo posee una longitud de onda más corta, por ende es muy energética.

Todos los colores, desde el roja hasta el violeta, forman la luz y resulta que la luz puede cambiar de dirección y dispersarse. Cuando un rayo de luz pasa por un vidrio esta cambia de dirección, a este fenómeno se le denomina refracción y cuando la luz pasa por un prisma esta se separa, a este fenómeno se le denomina dispersión.

Probablemente se estén preguntando, ¿Esto que tiene que ver con el color del cielo? Bueno, resulta que demasiado, porque el cielo, básicamente, es el resultado del fenómeno físico llamado dispersión. Cuando la luz llega desde el sol a la atmosfera terrestre choca con todas las moléculas que flotan ahí, estas moléculas dispersan la luz, pero ¿Por qué no vemos el cielo de todos los colores?

Las longitudes de onda larga (rojo y naranja) serán dispersadas por moléculas grandes o en mayor cantidad, en cuanto las longitudes de onda corta (azul y violeta)   serán dispersadas por moléculas pequeñas, las moléculas que hay en la atmosfera son muy pequeñas, y por eso el azul se queda en el cielo, pero ¿Y el violeta? Bueno, resulta que la longitud de onda del violeta es mucho menor que la de azul, así que ¿Por qué no vemos el cielo de color violeta? No vemos el violeta en el cielo porque nuestros ojos son mejores para ver el color azul que el violeta.

¿Y el atardecer? Cuando el sol esta sobre nosotros la luz no tiene que recorrer muchas moléculas, sin embargo, cuando el sol está en el horizonte, la luz tiene que cruzar más moléculas, es decir, hay más dispersión, hay tanta que la luz azul se agota y las longitudes de onda más larga logran pasar, es decir, la luz roja y naranja dominan el cielo.

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La energía oscura, todo es cuestión de algo que no vemos.

En el artículo anterior hable de la materia oscura, hoy voy a hablar acerca de la energía oscura, que conforma aproximadamente el 70 %  del universo.

Bueno, para empezar debo decir que la energía oscura es una teoría y aún sigue en procesos de comprobación. Al igual que la materia oscura, sabemos que existe la energía oscura debido a sus efectos, es decir, no la podemos ver pero si se pueden ver sus efectos.

 Desde hace ya mucho tiempo sabemos que el universo se está expandiendo, si observamos galaxias lejanas, veremos que estas se alejan cada vez mas de nosotros, y las más distantes no solo se alejan más de nosotros, sino que se alejan más rápido. Todas las galaxias se alejan de todas las galaxias. El espacio se está agrandando.

Pero por lo que sabemos, si el universo se está expandiendo, esperaríamos que esta con el tiempo desacelerara, como ejemplo, tirar una piedra hacia arriba, ella sube hasta cierto punto, a lo que sube la gravedad hace a la piedra desacelerar y luego la piedra caería al suelo. Ahora, las galaxias tienen gravedad entre sí, así que esperaríamos que con el tiempo la gravedad disminuyera esa aceleración, debido a la atracción entre galaxias.

Sin embargo, en 1998 un grupo de científicos se dio cuenta de que las galaxias no está desacelerando, están acelerando. Si medimos una galaxia hoy no solo se está alejando, sino que mañana lo hará más rápido. Esto es lo que llamamos, la aceleración del universo.

Pero no están muy sorprendidos acerca de este hallazgo, pues Einstein dejo cierto legado, dice que incluso el espacio vacío tiene energía, energía de vacío o mejor conocida como energía oscura.  Esta energía empuja al espacio y hace que las galaxias se alejen más de las otras.

Ahora, como decía al comienzo, los cosmólogos están estudiando este fenómeno, si es realmente energía de vacío, o si es alguna variación, o es incluso una variación de la relatividad general, nuestra teoría de la gravedad.  Si la energía de vacío es la respuesta correcta, el universo cada vez se va expandir, y nuestro universo se va volver un lugar más solitario y vacío. 

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La materia oscura esta por todos lados.

La materia oscura está en todo el espacio, comparada con la materia visible(es decir, las estrellas, planetas, galaxias tu y yo etc.),  la materia oscura es 4 veces más común en el universo que la materia visible, en cuestión de porcentajes tenemos que: 4% es la materia visible, 26% es la materia oscura y el 70% es energía oscura (En el próximo articulo hablare sobre ella).

La principal característica de la materia oscura es que no es visible, no la podemos ver. Pero, si no la podemos ver ¿Cómo sabemos  que existe?  Bueno, sabemos que existe debido a los efectos gravitatorios que esta produce en el espacio.

Por efectos gravitatorios me refiero a esto; Imaginen que una galaxia es un carrusel, el carrusel gira muy rápido y dentro del carrusel imaginen a las estrellas, para no salir volando las estrellas debido al movimiento del carrusel, estas deben de fijarse bien, y ellas lo hacen con la fuerza de la gravedad.  Sin embargo, la fuerza de gravedad de las estrellas visibles no es suficiente como para mantener las estrellas orbitando en las galaxias, ya que las galaxias se mueven muy rápido, las estrellas deberían salir volando pero no lo hacen, hay algo que las ayuda, algo que las rodea, y ese algo es la materia oscura.

Otra evidencia que tenemos es la siguiente: En una galaxia  casi toda su masa está concentrada en el centro, esta masa mantiene a las estrellas de la galaxia orbitando alrededor de la misma, ahora tengan en cuenta este concepto, se supone que entre más cerca este un cuerpo de menor masa  a uno de mayor masa, su velocidad orbital es mayor y si está más alejado es menor, esto es lo que pasa en el sistema solar, mientras mercurio orbita rápidamente alrededor del sol, Neptuno lo hace lentamente.  Si aplicamos este concepto a las estrellas que orbitan alrededor de las galaxias, podrían deducir que las que están más cercanas al centro orbitan mas rápido, y las que están más alejadas orbitan más despacio, bueno, resulta que no, no importa donde está situada la estrella en la galaxia, siempre orbitaran a la misma velocidad, las estrellas que están más afuera sienten el efecto gravitatorio de algo, la materia oscura. Las galaxias parecen estar en una nube de materia oscura.

Algunas galaxias tienden acumularse, como prueba tenemos el cumulo de coma, estas galaxias se mueven muy rápido. Podemos medir el movimiento y las velocidades orbitales y deducir cuanta masa tiene el cumulo, sin embargo, hay mucha más masa de la que pueden sumar todas las galaxias que vemos en el cumulo, la materia oscura está ahí.

Hay muchas teorías que explican que podría ser como tal la materia oscura y una de ellas nos dice que la materia oscura tal vez, no es más que materia, materia común en otra dimensión, en otro universo paralelo que flota por encima de nosotros. Otros teóricos dicen que la materia oscura no es sino un tipo de cuerda, una cuerda que vibra en otras dimensiones. 

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La vida no es color rosa, porque no existe la luz rosa

El rosa es un color poco polémico, y de hecho, muy usado en la industria, pero ¿Que es como tal el color rosa? Bueno, para definir como tal que es el color rosa, debemos de definir que son los colores.

Los colores son diferentes longitudes de ondas de la luz, el arcoíris es un claro ejemplo de este, la luz se descompone en los colores; Infrarrojo, Rojo, Naranja, Amarillo, verde, azul  violeta y Ultravioleta, pero, ¿y el rosa?

Bueno, el rosa no está, no existe la luz rosa, es solo un engaño de nuestro cerebro. Imaginen el arcoíris, ahora, si se enrollara para formar una rueda de colores habría un salto entre el rojo y el violeta, ahí están el resto de las longitudes de onda del universo; la ondas de radio, microondas, la luz infrarroja, ultravioleta, rayos x y gamma etc. Como no podemos ver esas longitudes de onda, nuestro cerebro las sustituye con el rosa. 

Sin embargo negar su existencia no es del todo correcto, pues a pesar de no ser parte del espectro de la luz visible, si existe como la suma de otros colores. Por eso el color rosa aun es motivo de debate para muchos científicos.

Un dato curioso; El rosa debería llamarse menos verde, ya es si le quitamos a la luz blanca el verde, queda el rosa.

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4 Fuerzas, Un universo; Las fuerzas fundamentales

En el artículo pasado mencione las 4 fuerzas fundamentales, hoy me gustaría entrar más a fondo en ellas.  Todo nuestro universo está regido por estas maravillosas fuerzas, sin ellas, probablemente no existiéramos y nuestro universo tampoco. Bueno, sin más preámbulos empecemos:

La fuerza gravitacional 

Esta fuerza es a la que estamos más familiarizados, y como sabemos muy bien, es meramente de atracción. Dos cuerpos con masa tienden a atraerse por la fuerza de la gravedad, mayor  masa y menor distancia es igual a mayor fuerza gravitacional. Aquí en la tierra la fuerza de la gravedad nos atrae al suelo, pero no al suelo, sino más bien nos atrae al centro de la tierra. Esta fuerza también mantiene los planetas orbitando alrededor del sol, y a la luna que orbita alrededor de la tierra.  Como decía, a mayor masa, mayor fuerza, nosotros orbitamos alrededor del sol porque su masa es mayor, y la luna orbita alrededor de nosotros porque su masa es menor que la de la tierra, sin embargo la gravedad de la luna afecta únicamente el nivel del mar.

Fuerza electromagnética

Esta es una de las fuerzas de la que se tiene mayor conocimiento, esta se da entre partículas cargadas eléctricamente. Aquí se habla de fuerzas de atracción, entre partículas de diferente carga, y de repulsión, entre partículas de la misma carga.

 Fuerza nuclear débil

Esta fuerza como su nombre lo indica es débil en comparación a las otras, aunque tiene una función importante,  esta actúa en la reacciones nucleares que ocurren en las estrellas, es decir, la desintegración radioactiva mejor conocida como desintegración beta, un ejemplo, cuando un neutrón se convierte en un protón, un electrón y un neutrino. En otras palabras, esta fuerza cambia la identidad de las partículas.

 Fuerza nuclear fuerte

Esta es la más fuerte de todas la fuerzas, esta permite que los protones en el núcleo atómico no se repelen entre sí, ya que los protones son de la misma carga (positiva) deberían repelerse, pero no lo hacen debido a esta fuerza y solo afecta al núcleo del átomo.

Sin embargo muchos físicos creen que las cuatro fuerzas fundamentales son solo la manifestación de una sola fuerza fundamental, la cual se dividió en cuatro.

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La teoría en la que todo vibra, la teoría de cuerdas

Desde hace un tiempo la física se ha enfrentado a un problema, unificar las 4 fuerzas fundamentales; Gravedad, electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil, lo que equivale a unificar la física cuántica y la relatividad, la unión de los fenómenos que ocurren a una escala macro y micro.

Bueno, resulta que esa unificación parece haber llegado hace unos años, esa explicación que los unifica se llama la teoría de cuerdas.  Lo que dice esta teoría es que todas las partículas subatómicas, las partículas que forman los átomos,  son el resultado de la vibración de cuerdas muy pero muy pequeñas, cada vibración diferente corresponde o las diferente partículas subatómicas existentes.

Pero ¿Por qué unas cuerdas vibran diferente a otras?

Resulta que para que las ecuaciones matemáticas funcionen, es decir, para que la teoría (a nivel matemático) tenga sentido, se necesitan de más dimensiones, según el tipo de contacto que tenga la cuerda con las dimensiones extra, las cuerdas vibraran de modo diferente.

Las versiones más recientes de la  teoría proponen 11 dimensiones. También se habla de un tipo de cuerda que podría crecer tanto que podría albergar  un universo, a estas cuerdas se le llaman branas y estas estarían en paralelo a las otras, es decir, que los diferentes universos estarían uno al lado del otro, y el choque de dos branas podría generar otra, es decir, como un big bang.

También se habla del gravitón, la partícula responsable de la gravedad, de esta forma se unificaría la gravedad con las otras fuerzas fundamentales.

La gravedad es débil en comparación a las otras fuerzas de la naturaleza, por ejemplo tira tus llaves al suelo y recógelas con un imán, veras que el magnetismo vence a la gravedad levantando las llaves.  Una explicación de por qué la gravedad es débil es la siguiente: Las cuerdas del partículas son abiertas y los extremos están fijos a nuestra brana, pero, la cuerda responsable del gravitón es cerrada, no tiene extremos que se fijen a nuestra brana, lo que quiere decir que esta diluida o mejor dicho esparcida en todas las branas y al estar en todas las branas, nosotros solo percibiríamos solo una parte de su fuerza.

Sin embargo esta teoría es de mucha polémica, porque, a pesar de poseer una estructura matemática fuerte, la comprobación experimental de esta teoría es muy difícil por no decir casi que imposible.

Hay muchas teorías que tratan de explicar nuestro universo, la que es más aceptada es la de los quarks: dice que todas las partículas subatómicas están hechas de pequeñas bolitas que se combinan para formarlas, estas bolitas fundamentales son los electrones y quarks.  

La lucha por entender a nuestro universo seguirá, una tras otra muchas teorías van a ser refutadas o reforzadas, el universo nos habla, la pregunta aquí es ¿ Que teoría lo interpretara? 

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El gato de Schrödinger

Probablemente algunos hemos escuchado acerca del experimento mental del físico Erwin Schrödinger, pero si no tienes idea de que es, aquí te lo explicamos.

El propuso un experimento mental  que explica cómo funciona la mecánica cuántica y es el siguiente:

Imaginemos un gato en una caja con un frasco sellado de veneno (Einstein prefería la pólvora inestable) con una probabilidad del cincuenta por ciento de quebrarse y cincuenta por ciento de permanecer sellada.  Hasta mirar dentro de la caja no sabemos si el gato está vivo o muerto y cuando miramos, el gato está vivo o muerto.

Si se repite el experimento muchas veces, en la mitad de los casos el gato estará vivo, y en la otra muerto.  La interpretación que da la mecánica cuántica  es que el gato esta en una superposición, es decir, está vivo y muerto a la vez. El acto de mirar obliga a la naturaleza a decidir.

Ahora, desde la perspectiva del gato pueden suceder dos cosas: O el gato ve lo pólvora explotar o no, lo que quiere decir, que la realidad del gato se entrelaza con el resultado del experimento, es decir, con nuestra realidad. El acto de observar hace colapsar la naturaleza.

Sin embargo, nosotros también somos como el gato: El gato muere y nosotros lo vemos morir, o el gato vive y nosotros lo vemos vivir, ¿Quién nos observa a nosotros para forzar a la naturaleza a que colapse? Bueno, resulta que ambos resultados podrían suceder en universos paralelos, abriendo la posibilidad a un multiuniverso.

 El colapso a una sola realidad, es decir quien nos observa para forzar a nuestra realidad ser como es, es una pregunta no respondida de la mecánica cuántica.

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