miércoles, 1 de octubre de 2014

CALLATE Y CALCULA



Introducción.
Roger Penrose en su libro titulado “El Camino a la Realidad” explica cómo funciona la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica (MC). Son las teorías que utilizan los físicos para describir el mundo, pero tienen sus problemas.

En primer lugar, son dos teorías incompatibles que describen dos aspectos diferentes de la realidad, dicen los físicos, que desde que Heisenberg enunciara su Principio de Incertidumbre en 1925, hasta ahora, no han sido capaces de darse cuenta de que:

La Indeterminación de Heisenberg y la Gravitación de Newton
 son dos aspectos diferentes de la misma fórmula.


Ambas formulas, están obtenidas por métodos diferentes en épocas diferentes.

De momento, nadie sabe como unir la relatividad con la MC en una teoría de todo. En general se intenta cuantizar la relatividad, aunque a Penrose no le parece que ese sea el camino correcto.

El segundo problema es que la mecánica cuántica a pesar de ser la teoría científica más comprobada, es de difícil interpretación, porque como ya hemos visto parte de hipótesis incorrectas, como por ejemplo:
  • ·         El electrón es una onda y una partícula.
  • ·         La función de onda dada por la ecuación de Schrodinger es probabilística.

En realidad el electrón es una partícula en rotación, 
que perturba el medio, generando la onda. 

Dicho medio está formado por espacio discreto de cuatro dimensiones. 


Penrose enumera hasta seis posibles interpretaciones de la MC, a saber:
  • ·         La de Copenhague
  • ·         El multiverso o nuchos universos
  • ·         Decoherencia por el entorno
  • ·         Historias consistentes
  • ·         Onda piloto
  • ·         Nueva teoría con R objetiva
Las ecuaciones son correctas, ya que funcionan y se pueden deducir, el error está en la interpretación.

De ahí la frase «¡Cállate y calcula!» atribuida a Richard Feynman, pero que probablemente nunca la llegó a pronunciar.

Constantes.
En el modelo estándar de la física de partículas, las interacciones dependen de 28 constantes fundamentales, de las cuales destacamos las siguientes:
  • ·         la constante de gravitación G
  • ·         la constante de estructura fina
  • ·         la masa de los tres leptones cargados, electrón, muón y tauón.
  • ·         la masa de los seis quarks, arriba, abajo, encanto, extraño cima y fondo.
  • ·         etc.

La constante de estructura fina es:  
en donde K  es la constante de la ley de Coulomb,
q la carga del electrón,  ħ la constante reducida de Planck,   
ε0  la permitividad eléctrica del vacío y c  la velocidad de la luz.
¿Por qué estas constantes tienen el valor que tienen?.


Una explicación podría ser:
Zeus en su inmensa sabiduría, asigno a los Dioses del Olimpo la tarea, de encontrar el valor adecuado de dichas constantes, para la generación de un Universo como el que observamos. Los Dioses del Olimpo, como disponían de un tiempo infinito, empezaron a crear diferentes universos, cada uno de ellos con una combinación de constantes diferentes, hasta dar con el universo actual. Además, cada vez que tiramos una moneda al aire, los Dioses del Olimpo, también son los encargados de crear un universo paralelo, de forma que si en nuestro universo sale cara, en el otro, el creado por los dioses, sale cruz.”

Básicamente, de esta forma la mecánica cuántica explica el porque las constantes tienen el valor que tienen. Simplemente, como no saben calcular su valor, se lo atribuyen al Azar, que es lo mismo que atribuir dicho valor a Zeus.

Veamos que dice la wikipedia al respecto:

      La mecánica cuántica afirma que ciertas observaciones no pueden ser predichas de forma absoluta; en cambio, hay una variedad de posibles observaciones, cada una de ellas con una probabilidad diferente. Según la teoría de universos múltiples, cada una de estas observaciones posibles equivale a un universo diferente; los procesos aleatorios cuánticos provocan la ramificación del universo en múltiples copias, una para cada posible universo. Esta interpretación concibe un enorme número de universos paralelos, dichos universos se encuentran en otra parte distinta del espacio ordinario”.

Números Cuánticos.
Los números cuánticos son números asociados a magnitudes físicas conservadas en ciertos sistemas cuánticos.

Los números cuánticos caracterizan las soluciones estacionarias de la Ecuación de Schrödinger y describen los orbitales atómicos

Cada una de las capas del modelo atómico de Bohr corresponde a un valor diferente del número cuántico principal.

Según el  principio de exclusión de Pauli en un átomo no puede haber dos electrones cuyos números cuánticos sean todos iguales. Este principio indica la forma de llenarse las diferentes capas atómicas, y justifica el por qué la materia ocupa lugar en el espacio.

Hemos visto que la materia NO ocupa un lugar en el espacio, la materia ES espacio en rotación


Simetrías y Leyes de Conservación.
La simetría va asociada a una ley de conservación que deja invariante la función de ondas del sistema físico.

Las leyes de conservación y simetrías están relacionadas con los números cuánticos, los cuales pueden ser aditivos o multiplicativos.

Existen diez leyes de conservación y violación, por ejemplo, la paridad P se conserva en las iteracciones fuerte y electromagnética, pero no se cumple en la interacción débil.

Además tenemos 6 leyes de conservación como son:
  • ·         energía,
  • ·         momento.
  • ·         momento angular
  • ·         carga eléctrica
  • ·         Nº cuántico bariónico
  • ·         Nº cuántico leptónico.
A su vez, el nº cuántico leptónico, se divide en tres
  • el número electrónico Le para el electrón y el neutrino electrónico;
  • el número muónico para el muon y el neutrino muónico;
  • el número tauónico para el tau y el neutrino tauónico.
Generalmente el número leptónico se conserva. Por ejemplo, casi el 100% de el tiempo de desintegración de un muón es:

 

El número cuántico leptónico permite distinguir el electrón del muón o tauón. Todas las propiedades de estas tres partículas son exactamente las mismas, salvo la masa.

La MC como NO SABE calcular la masa de estas partículas, necesita asignar a cada partícula un número cuántico para poder distinguirlas en sus ecuaciones.

Imaginarte a la energía en expansión asignando a cada partícula un número cuántico para que los físicos del siglo 20 y 21 puedan distinguirlas.

Veremos en un próximo post como todas las propiedades del muón, incluido el momento magnético y los decaimientos se pueden calcular sin necesidad de asignarle ningún número cuántico.

Conclusión.
En definitiva, la MC necesita unas 28 constantes, otros tantos números cuánticos, y 16 leyes de conservación y violación.

También necesita de potentes ordenadores y muchas horas de cálculo para calcular por ejemplo, la masa del protón y del neutrón.


Mi modelo no es tan potente, sólo emplea:

  • una ecuación, el principio de incertidumbre de Heisenberg
  • una constante  la velocidad de la luz 
  • una partícula, el átomo de Planck de cuatro dimensiones

Eso me permite, por ejemplo deducir la ecuación de Schrodinguer o calcular las masas del protón o del neutrón mediante una multiplicación, división y una resta.

Evidentemente, es tan sencillo, 
que no interesa a los físicos

Como dice el titulo, he calculado todas esas constante, salvo el tauón y los quarks de segunda y tercera generación y algunas más como la constante de estructura fina, la constante de Boltzmann, etc. y están todas relacionadas.


Todas las constantes se pueden obtener en función

de la velocidad de la luz y del número pi


Por ejemplo laconstante de estructura fina vale:



 es debido a la diagonal del cubo de radio unitario que necesitamos para conocer las coordenadas x, y, z.

es debido a la superficie tridimensional esférica del átomo de Planck
 
es debido a la circunferencia que describen los átomos en la cuarta dimensión debido al movimiento de rotación que genera la carga eléctrica.

Debido a esa rotación, el electrón, tanto en estado libre como en el átomo de hidrogeno, se ve frenado con respecto a la velocidad del fotón en esa cantidad.


 

La rotación en la cuarta dimensión, le impide

al electrón viajar a la velocidad de la luz









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