Nada más la puntita

Realmente me molesta esta computadora. Estaba bien inspirado escribiendo estas preguntas, al momento de intentar guardarlo antes de que sucediera una tragedia, sucede una tragedia y se pierde todo el post.

Bueno, va de nuevo.

¿ si el tiempo es relativo, cómo pueden saber la edad del universo?

En pocas palabras, el tiempo es relativo para aquellas partículas que poseen una masa y producen una deformación en el espacio-tiempo (tardiones). A mayor velocidad, el tiempo transcurre más lentamente, la masa se incrementa y el radio de las partículas se disminuye. La velocidad de la luz es el límite en el que el tiempo se congela, el radio de las partículas tiende a 0 y la masa tiende a infinito.

En el caso de la luz (fotones), neutrinos y cualquier partícula cuya masa sea 0, sólo pueden desplazarse de una manera, a la velocidad de la luz, que en el vacío es una constante en todo el universo.

Ahora, si tomamos por ejemplo el CMB (Cosmic Microwave Background), que es una radiación que se expande (redshift) en todas direcciones y uno de los principales argumentos de la teoría del Big Bang, que además sabemos que el CMB se mueve a la velocidad de la luz, podemos calcular hacia atrás en el tiempo el momento en que convergiera en un sólo punto. Es decir,el momento del Big Bang. De ahí que se estima la edad del universo en unos 14,000 millones de años.

¿cómo puede ser curvo el espacio?

La física clásica de Newton considera el espacio como un fondo fijo e inmóvil y al tiempo a algo que avanza constantemente en línea recta como una flecha. Las leyes del movimiento formuladas por dicho personaje pueden explicar sin mayores complicaciones todos los fenómenos físicos relacionados con el movimiento en la superficie de la tierra así como los movimientos de los planetas. A medida que se comenzaron a investigar fenómenos de magnitudes más grandes (movimientos de las galaxias, a la velocidad de la luz, masas de agujeros negros, etc.) o muy pequeñas (movimientos de partículas elementales) comenzaron a aparecer discrepancias que sugerían que había factores que no consideraba la mecánica clásica de Newton.

Uno de los experimentos más significativos en la historia de la ciencia (precisamente por haber fallado) es el realizado por Michelson y Morley. Dicho experimento se basaba en el hecho de que casi todas las ondas se transmiten por algún medio (las olas en el agua, el sonido en el aire, etc.). La luz, en contraste, se transmitía sin problemas en el vacío, lo que sugería que en realidad el vacío era una sustancia, un éter cósmico, que servía de medio de transmisión para la luz.

Otro punto, además era el hecho de que la velocidad siempre se medía con respecto a otra cosa, con respecto a la tierra, con respecto al sol, etc. Todo el universo se encuentra en movimiento, no hay un sólo punto que se pueda considerar fijo para tomarlo de referencia y medir una velocidad abosoluta de un objeto. En caso de existir el éter cósmico, podría tomarse como referencia para así poder determinar la velocidad absoluta del movimiento de un objeto.

Suponiendo que la tierra tuviera un movimiento absoluto en dirección del éter cósmico, un rayo de luz emitido en dicha dirección tendría una velocidad igual a la de la tierra + c. Si ese rayo fuera reflejado en dirección hacia la fuente que lo emitió, el tiempo de retorno sería mínimo en dirección paralela al éter cósmico y máximo en la dirección perpendicular al éter. El experimento consistía en en emitir rayos en todas direcciones y medir su tiempo de retorno. Sin embargo, las mediciones siempre fueron significativamente menores a las esperadas. Entre más precisos se hacían los instrumentos de medición, menores se hacían las diferencias del tiempo de retorno en cualquier dirección. Ésto sugería un tipo de deformación en el espacio-tiempo para compensar las pequeñas diferencias en la velocidad de la luz con respecto a la dirección en la que se emite un rayo. Dichas variaciones son infinitesimales y por tanto imperceptibles para los fenómenos que podemos experimentar con nuestros sentidos pero son ya perceptibles a digamos, 10% la velocidad de la luz (unas miles de veces la velocidad de nuestro planeta). Éste fenómeno permitió el desarrollo de la teoría de la relatividad y con esto explicar las deformaciones producidas por la masa en el espacio-tiempo. Con esto también se podían explicar los movimientos en grandes magnitudes. Más adelante la mecánica cuántica explicaría los fenómenos a escalas muy pequeñas.

¿Redshift o Blueshift?

Ambos son dos caras de la misma moneda. Es un fenómeno muy similar al efecto doppler. Si tenemos una fuente de radiación, digamos una estrella que emite luz visible a determinada longitud de onda (color). Supongamos que nuestra estrella se comporta como un cuerpo negro, es decir, que su color va en función a su temperatura y que por su composición conocemos su temperatura. Para un observador que esté a una distancia más o menos constante de la estrella (como por ejemplo desde la tierra al sol), el color será congruente con la temperatura. Sin embargo, si nos acercamos hacia la estrella, el color tendrá un corrimiento hacia el azul (la longitud de onda parecerá más corta), si nos alejamos el corrimiento será hacia el rojo (longitud de onda más larga). Es un efecto similar a cuando estamos parados junto a la carretera y pasa un auto a velocidad considerable. Mientras se acerca el ruido del motor parecerá hacerce más agudo (blueshift) y cuando nos rebasa y se aleja parece hacerce más grave (redshift).

En el caso del CMB vemos un corrimiento hacia el rojo, por lo cuál sabemos que se aleja con respecto a nosotros en todas direcciones.También de esta manera se estima la temperatura promedio del universo entre 3°K y 5°K.