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TEMA: Ondas gravitacionales

Ondas gravitacionales 12 Feb 2016 22:56 #35030

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Ahora que se habla tanto de ellas, una breve explicación (con los subtítulos en castellano)



;)
Última Edición: 12 Feb 2016 22:56 por stormshield.
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Ondas gravitacionales 13 Feb 2016 05:28 #35032

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En mi TFG, que se encuentra en Descargas, abordé sobre ellas (pp. 94-110). Antes de explicar un poco lo del fondo estocástico de ondas gravitatorias primordiales me detuve un poco con los experimentos LIGO -con el que se ha llevado a cabo el hallazgo- y el futurible LISA (será difícil que a corto plazo vea la luz).

Hace dos días se anunció, por fin, la detección de ondas gravitatorias. La detección en sí tuvo lugar el 14 de septiembre de 2015. Pero los datos hay que estudiarlos bien antes de anunciar nada.

No conviene confundir las ondas gravitatorias acabas de detectar con las ondas gravitatorias primigenias (inflacionarias), como han hecho aquí. ¡Cuidado con las fuentes online! Para estas cosas lo mejor acudir a la fuente, a la NASA (o similares) o bien a portales científicos de rigor, como por ejemplo la revista Investigación y Ciencia (Zamora Bonilla y David Teira suelen escribir ahí de vez en cuando).

Lo modos de polarización B de la luz no han sido todavía observados en la radiación fósil (CMB). El experimento que tiene ahora mismo más posibilidades de detectar ondas gravitatorias primigenias es BICEP-3. Pero este tipo de experimentos no tienen absolutamente nada que ver con las barras detectoras de experimentos tipo LIGO. Se trata de ondas gravitatoras muy distintas. Las primordiales son las que tuvieron lugar durante la época inflacionaria, a mucho menos de 1s desde el Big-bang. Mientras que las ondas gravitatorias detectadas el año pasado son fruto de las sacudidas del espaciotiempo producidas por grandes cataclismos cósmicos: baile de agujeros negros o estrellas de netutrones y explosiones supernova de tipo 1A, fundamentalmente.

En el año 2014 se creyó haber visto los modos de polarización B de la luz en la CMB desde el polo sur mediante el experimento BICEP-2. Pero finalmente todo quedó en nada. La sección del universo observada por BICEP-2 se encontraba contaminada por el efecto Vía Láctea (Milky Way). También lo abordé en mi TFG, casi al final, entre las pp. 101-109. La imagen de la contaminación es la de la figura nº 72 de la p. 108. Se trata de una imagen mostrada por el satélite Planck (también analizado en el trabajo, entre las pp. 83-94).

Las ondas gravitatorias que se acaban de detectar (eso se cree, pero aún hay que esperar un poco) son las que predice la relatividad general de Einstein. El experimento LIGO lleva ya tiempo en marcha. Las primeras barras detectoras fueron puestas en marcha allá por los años sesenta. Es una pena que Joseph Weber no haya vivido para oír la noticia.

Justo ahora mismo estoy terminando de leer y anotar el libro de Kip Thorne, uno de los relativistas vivos más importantes del mundo.

Sin duda, la noticia de hace un par de días merecerá un epígrafe en mi TFM (entrega previsible para mayo de 2017), en la sección de hallazgos presentes relacionados con la historia de los agujeros negros.

Si alguien desea conocer un poco más en profundidad la historia reciente de las ondas gravitatorias y, en particular, del experimento LIGO, puede leer el libro de Marcia Bartusiak, La sinfonía inacabada de Einstein. Escuchando los sonidos del espaciotiempo. La astronomía de ondas gravitatorias.

Las ondas gravitatorias suponían la última predicción pendiente de comprobar experimentalmente de la teoría de la relatividad general de Einstein (1916). En la p. 114 de mi TFG, decía yo así el año pasado con el libro de Bartusiak en la mano (el original en inglés):

"Por último, de ondas gravitatorias por el momento ni rastro, pero es evidente que los cosmólogos van en la buena dirección. Marcia Bartusiak considera que la confirmación experimental de la relatividad general se encuentra incompleta mientras no haya evidencia de ellas: «And yet the story of general relativity remains incomplete. A secret still resides within general realtivity, a major prediction that awaits direct confirmation: gravity waves» (Bartusiak, 2000, 6)."

Pues bien, si el anuncio de hace unos días se termina de confirmar, la relatividad general podrá decirse, justo un siglo después (¿casualidad?), confirmada del todo. De ahí la importancia del hallazgo.
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Última Edición: 13 Feb 2016 05:41 por Conrado.
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Ondas gravitacionales 13 Feb 2016 14:31 #35038

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La realidad es “más” que unos contenidos concretos. Posee intrínsecamente una “excedencia”. Y un buen ejemplo de ello es la ecuación o las teorías de Einstein para intentar describir, dentro de un determinado campo de aplicación, en este caso el macroscópico, y desde unas determinadas coordenadas, las físicas, el Universo.
De una ecuación pueden extraerse consecuencias o previsiones que no fueron puestas por el creador de dichas ecuaciones. Una vez “creadas” dichas ecuaciones, como pudiera serlo el Quijote de Cervantes, cobran su propia “vida” y “exceden” a lo puesto por su autor.
De hecho creo que el propio Einstein negó la posibilidad de que de sus propias ecuaciones pudiera derivarse o postularse la existencia de dichas ondas gravitacionales como tampoco aceptó en un principio la dinamicidad constitutiva del Universo ( y de ahí su constante cosmológica). Al parecer, y en estos días, la ciencia ha quitado la razón al propio Einstein para dársela a las ecuaciones creadas por él. Gran triunfo de la ciencia y gran triunfo de una cierta concepción de la filosofía o de la realidad. ¡Ah!, y a pesar de lo dicho, gran triunfo de ese genio que fue Albert Einstein.
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Ondas gravitacionales 14 Feb 2016 04:17 #35049

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elías escribió:
De hecho creo que el propio Einstein negó la posibilidad de que de sus propias ecuaciones pudiera derivarse o postularse la existencia de dichas ondas gravitacionales como tampoco aceptó en un principio la dinamicidad constitutiva del Universo ( y de ahí su constante cosmológica).

No me consta que no aceptase lo de las ondas gravitacionales. No he leído nada al respecto.

Sobre la constante cosmológica sí hay un aspecto importante a destacar. Efectivamente Einstein se negó a aceptar que el universo fuese dinámico. Por eso introdujo la famosa constante cosmológica, para que de sus ecuaciones saliese un universo estático. En realidad se trataba de los prejuicios de la época. Y fue el sacerdote belga George Lamaitre (el padre del Big-bang clásico, sin inflación) quien le hizo ver su error. Einstein se levantó entonces de la mesa diciendo: "esto es lo más hermoso que he visto en toda mi vida". Y calificó la introducción de la constante cosmológica de una gran pifia.

Pero ahora viene lo interesante. Resulta que con el tiempo se ha rehabilitado esa constante cosmológica, aunque no para representar un universo estático, sino para medir la aceleración del universo. Después de todo, como comento en la p. 55 de mi TFG, Einstein no andaba tan equivocado cuando introdujo su constante cosmológica. A día de hoy aún no nos ha abandonado. Se trata de la constante cosmológica positiva que puede verse aquí. Eso está en relación con el sorprendente descubrimiento, en 1998, de que el universo no sólo no está decelerando, como se creía hasta entonces, sino que la expansión se está acelerando. Ello les valió a sus descubridores el Nobel de física en 2011. Y para medir esa aceleración se emplea en la actualidad la constante cosmológica (A), la misma que en su día Einstein empleó para "decelerar" el universo en expansión (constante negativa) que le había salido y hacer de él un universo estático.
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Última Edición: 14 Feb 2016 04:18 por Conrado.
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Ondas gravitacionales 14 Feb 2016 11:38 #35050

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Hola Conrado

Hace ya mucho tiempo leí en cierta ocasión que Einstein negó la existencia de las ondas gravitacionales. Y el otro día apareció en un artículo titulado “El día que Einstein cambió de opinión por culpa de las ondas gravitacionales” ( en el Confidencial) un párrafo en el que se podía leer:

“ “Las ondas gravitacionales no existen"
La confirmación de las ondas gravitacionales es también una prueba más de que la teoría de la relatividad general de Einstein es correcta. El físico predijo su existencia, pero en realidad no siempre pensó así.
“He llegado al interesante resultado de que las ondas gravitacionales no existen, aunque han sido asumidas como ciertas en una primera aproximación”, escribía Einstein en una carta escrita en 1936. El físico intentó publicar -sin éxito, por primera vez- en la revista 'The Physical Review' un artículo titulado "¿Existen las ondas gravitacionales?". Para el alemán, la respuesta era clara: no.
Tras el rechazo de la revista, lo intentó con otra de menor impacto que aceptó rápidamente el trabajo del genio. Sin embargo, Einstein tuvo que cancelar en persona la publicación para modificar el artículo. Al final, el título "Sobre las ondas gravitacionales" terminó por demostrar la existencia de estas ondulaciones del espacio-tiempo.”

Como no suelo dar mucho crédito a lo escrito en los periódicos y como no recordaba la fuente ( y el contexto) en el que leí hace ya mucho tiempo que Einstein negaba la existencia de las ondas gravitacionales ( aunque al parecer después las aceptó) es por lo que empecé diciendo “ De hecho creo que el propio Einstein……”
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Ondas gravitacionales 14 Feb 2016 14:58 #35053

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Gracias, Elías. He encontrado el artículo de que hablas aquí.

Tenemos que creernos que eso que dicen en El Confidencial es verdad y que realmente Einstein llegó a negarlas. De momento no he leído nada al respecto en ninguna publicación de papel no revista científica. Y no es que El Confidencial me resulte una fuente fiable al 100%. Me fío más de la sección de ciencia del New York Times o de la del Washington Post. En ambos medios consulté y cité el curso pasado para mi TFG y me pareció que su personal estaba bastante mejor preparado e informado que en la mayoría de diarios españoles.

De todos modos si Einstein predijo la existencia de ondas gravitatorias y por un momento llegó a negarlas debió ser porque ni él ni la época estaban preparados para asumir todas las consecuencias que se derivaban de sus ecuaciones. Es un poco lo que pasó con el asunto de la expansión o contracción del universo.
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Última Edición: 14 Feb 2016 15:00 por Conrado.
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Ondas gravitacionales 14 Feb 2016 15:31 #35054

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Según lo que leí ( cuando entré en la Universidad), Conrado, la cuestión es que un físico ( del cual tampoco recuerdo su nombre) consideraba que ciertos cálculos de Einstein estaban equivocados y que de ahí cabía deducir o postular la existencia de ondas gravitatorias. Por tanto, ese físico, y no Einstein, sería el “padre” de las ondas gravitatorias. Einstein en un primero momento no aceptó el que sus cálculos estuvieran equivocados y por eso negó la existencia de dichas ondas. Posteriormente, y tras reconsiderarlo, aceptó la existencia de dichas ondas. De haber sido la historia así me parecería injusto para con aquel físico que en la actualidad aún se sigua diciendo que fue Einstein el que predijo la existencia de dichas ondas.

Otra cuestión, y desde mi punto de vista, es la de la constante cosmológica recuperada en la actualidad. Efectivamente, bien es verdad que la época, y la filiación leibniziana de Einstein, le llevó a la introducción de la constante cosmológica para defender la estaticidad del Universo. Pero es que ahora no se trató de un error de cálculo por pate de Einstein sino de la introducción sin justificación alguna, y “trucando” sus propias ecuaciones, de una constante para justificar una cierta concepción filosófica de lo cual se arrepintió posteriormente diciendo, y en un gesto que le honra, que había sido el mayor error de su vida. En realidad, y a nadie se le debería de escapar, que toda ciencia necesita de una filosofía como que la filosofía necesita de las ciencias
Última Edición: 14 Feb 2016 15:32 por elías.
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Ondas gravitacionales 14 Feb 2016 18:34 #35055

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Hola,

Si queréis entender lo que son las ondas gravitacionales adjunto un vídeo donde lo explica Alberto Aparici, que me parece un gran divulgador.
Tiene un apartado de ciencia en el programa de radio La Brujula de Onda cero.

www.antena3.com/noticias/ciencia/aparici...s_2016021100383.html

www.ondacero.es/programas/la-brujula/aud...ujula-de-la-ciencia/

Saludos
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Ondas gravitacionales 15 Feb 2016 05:44 #35061

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elías escribió:
De haber sido la historia así me parecería injusto para con aquel físico que en la actualidad aún se sigua diciendo que fue Einstein el que predijo la existencia de dichas ondas.

Pero aunque así fuese no podemos negar que, en todo caso, es de la relatividad de Einstein de donde se predicen las ondas gravitatorias.

elías escribió:
Otra cuestión, y desde mi punto de vista, es la de la constante cosmológica recuperada en la actualidad. Efectivamente, bien es verdad que la época, y la filiación leibniziana de Einstein, le llevó a la introducción de la constante cosmológica para defender la estaticidad del Universo. Pero es que ahora no se trató de un error de cálculo por pate de Einstein sino de la introducción sin justificación alguna, y “trucando” sus propias ecuaciones, de una constante para justificar una cierta concepción filosófica de lo cual se arrepintió posteriormente diciendo, y en un gesto que le honra, que había sido el mayor error de su vida.

La cosa no va por ahí. La actual constante cosmológica es la de aceleración del universo, que no se deriva de las ecuaciones de Einstein, sino de observaciones efectuadas. Y se va afinando con cada nuevo instrumento de medición (COBE, WMAP, Plank Surveyor, etc.). Naturalmente que se trata de cosmología relativista, pero no es algo que se desprenda de ninguna ecuación en concreto. La actual constante cosmológica es sólo el parámetro de aceleración del universo. Su descubrimiento va íntimamente ligado al de la energía oscura, que se cree la responsable de la aceleración del universo (no sabemos aún qué es exactamente la energía oscura). Y eso no existía en tiempos de Einstein. Por tanto, no se ha manipulado nada.

elías escribió:
En realidad, y a nadie se le debería de escapar, que toda ciencia necesita de una filosofía como que la filosofía necesita de las ciencias

Claro que sí. Para algunas teorías cosmológicas hay que echarle primero mucha imaginación. Una de las que más me ha llamado la atención es la del Universo Ecpirótico de Paul Steinhardt y Neil Turok, basado en la teoría-M, que leí el curso pasado de la mano del libro de sus autores. De ahí el papel que suele jugar la metafísica; es decir, la estética, en cosmología. De hecho, el otro día compré el libro El universo como obra de arte, de John D. Barrow, uno de los divulgadores de la ciencia más importantes del mundo. Es especialista en incardinar distintos ámbitos epistémicos de la realidad: filosofía, ciencia (tal como se entiende ahora), arte, biología y etc.

Por cierto, y hablando de filosofía en cosmología, la mejor manifestación de ese combinado es otro libro de Barrow que por supuesto tengo releído: El libro de los universos. ¡Pues anda que no hay que echarle imaginación para "inventarse" algunos de los universos que ahí se recopilan!.

Otra "extraña" publicación de esas de filosofía "de la buena" es The Singular Universe and the Reality of Time: A Proposal in Natural Philosophy. Filosofía, física, cosmología... y todo un poco mezclado. Lo compré hace un par de meses y lo tengo para empezar a leer en breve (para el TFM). Lo escriben un filósofo (Roberto Mangabeira Ungery) y un físico (Lee Smolin). Smolin es una de los padres de la teoría de cuerdas. A eso le llamo yo filosofía en mayúsculas, como diría Mosterín.

Eso sí: cuando se trata de proponer una hipótesis cosmológica hay que demostrar su verosimilitud física y matemática. Que en realidad vendría a ser lo mismo que decir su verosimilitud metafísica, pues las matemáticas casan perfectamente con aquélla. Ejemplo: Platón.
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Ondas gravitacionales 15 Feb 2016 10:50 #35062

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Dices, Conrado: “La cosa no va por ahí. La actual constante cosmológica es la de aceleración del universo, que no se deriva de las ecuaciones de Einstein, sino de observaciones efectuadas. Y se va afinando con cada nuevo instrumento de medición (COBE, WMAP, Plank Surveyor, etc.). Naturalmente que se trata de cosmología relativista, pero no es algo que se desprenda de ninguna ecuación en concreto. La actual constante cosmológica es sólo el parámetro de aceleración del universo. Su descubrimiento va íntimamente ligado al de la energía oscura, que se cree la responsable de la aceleración del universo (no sabemos aún qué es exactamente la energía oscura). Y eso no existía en tiempos de Einstein. Por tanto, no se ha manipulado nada.”


Bueno, hoy en día sí que puede estar justificado, y de hecho lo está, el reintroducir la constante cosmológica para dar cuenta de lo observado en el universo. Pero en tiempos de Einstein no estaba justificado desde el punto de vista físico el incorporar dicha constante. Einstein no introdujo esa constante por razones derivadas de la observación (directa o indirecta) sino por razones metafísicas. Él, y como consideraba que el Universo tenía que ser estático, cosa que no se deducía de sus ecuaciones ni de la experiencia, introdujo esa constante en sus ecuaciones sin justificación científica o experimental alguna. Y en ese sentido “trucó” sus ecuaciones. De qué hecho científico o de qué observaciones, tanto directas como indirectas, sacó Einstein dicha constante para justificar que el Universo no era constitutivamente dinámico o que tuviera que ser estático.
Si Einstein hubiera introducido dicha constante pero nos hubiera dicho que su modelo era tan sólo un modelo matemático pues no hubiera pasado nada. Pero no, él consideraba que su modelo era un modelo físico-matemático.


Dices, Conrado: “Eso sí: cuando se trata de proponer una hipótesis cosmológica hay que demostrar su verosimilitud física y matemática. Que en realidad vendría a ser lo mismo que decir su verosimilitud metafísica, pues las matemáticas casan perfectamente con aquélla. Ejemplo: Platón.”

¡uff!, esto ya es una cuestión más peliaguda. A un modelo matemático lo único que se le puede pedir es que sea consistente. No todo matemático es platónico. La matemática, y para algunos, es una mera construcción sin valor alguno más allá de dicha construcción.
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