viernes, 26 de marzo de 2021

¿Que es la masa? ¿Es una magnitud física fundamental o derivada

             En la física actual, la masa se define como la cantidad de materia de un cuerpo. La masa es una magnitud física fundamental que expresa la inercia o resistencia al cambio en el movimiento de un cuerpo. Es una propiedad intrínseca de las partículas.

La masa inercial se define a partir de la segunda ley de Newton, de manera que al aplicar una fuerza a un objeto se produce una aceleración. Al cociente entre la fuerza aplicada (F) y la aceleración producida (a) se le denomina masa inercial (m)


            A partir de la gravitación de Newton se define la masa gravitacional,  como la propiedad de atracción que tienen los objetos bajo la acción de la gravedad. Hasta ahora todos los experimentos han demostrado que ambas masas son equivalentes.


Todas las magnitudes mecánicas se pueden definir en función de masa, longitud y tiempo. En el sistema internacional, la unidad de masa es el kilogramo.

En 1795, durante la Revolución francesa, se utilizaba el gramo como la masa de un centímetro cúbico de agua destilada a una atmósfera de presión y a la temperatura de 3,98 ºC, correspondiente al punto de fusión del hielo. 

La unidad básica de masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo, que corresponde a un litro de agua. Pero debido a que la densidad del agua varía con la presión atmosférica, se utiliza como referencia una masa patrón. Dicha masa patrón está formada por un cilindro de platino e iridio (90% y 10%, respectivamente), que se guarda en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM) en Sèvres, cerca de París.

Hay prototipos nacionales, que son copias del kilogramo patrón y se comparan con el prototipo de París. Sin embargo, el prototipo internacional del kilogramo, al compararlo con las copias parece haber perdido cerca de 50 microgramos en los últimos 100 años.

     Por esa razón, a partir del 20 de mayo de 2019, el kilogramo se definió a partir de un valor fijo de la constante de Planck h= 6,626 070 040 x 10-34 kg m2 s-1. A su vez el metro se define a partir de la velocidad de la luz y el segundo a partir de la frecuencia de transición hiperfina del estado fundamental del átomo de cesio 133. Por lo tanto, la nueva definición del valor del kilogramo depende de las definiciones del segundo y del metro.

Por lo tanto, la física actual no explica qué es la masa. Simplemente da dos formas de medir algo que denominan masa, y se asigna la unidad de masa, el kilogramo, a un litro de agua. De esa forma se tiene una referencia patrón.

Masa inercial.

         La masa inercial se define a partir de la segunda Ley de Newton:

Fuerza = masa x aceleración

Cuando se aplica una fuerza a un decímetro cúbico de agua se produce una aceleración. Si se aplica la misma fuerza a un decímetro cúbico de hierro se produce una aceleración distinta a la del agua. Para explicar esa diferencia, los físicos inventaron el concepto, que no realidad física, de masa inercial. Lo que se observa es que ambas masas ocupan un mismo volumen, pero su aceleración es diferente. Masa = fuerza/aceleración es sólo un número.

Masa Gravitatoria.

La masa gravitatoria se define a partir de la ley de Gravitación de Newton. Colocamos un decímetro cúbico de agua en un dinamómetro y medimos la fuerza. Si ahora colocamos un decímetro cúbico de hierro en un dinamómetro y medimos la fuerza, se observa que en este caso la fuerza es mayor. Para explicar esa diferencia de fuerzas, los físicos inventaron el concepto, que no realidad física, de masa gravitatoria. Por lo tanto, la masa gravitatoria es sólo un número que produce una atracción a otro número de acuerdo con la ley de Gravitación de Newton.

¿Qué es la masa?

En la definición de masa inercial se mide la aceleración (espacio/tiempo al cuadrado) de un decímetro cúbico de  agua. En la definición de masa gravitatoria se mide el desplazamiento del agua (aguja del dinamómetro). Por lo tanto en ambos casos lo que se mide es espacio y tiempo.

De forma arbitraria, se asigna el kilogramo a la masa de un decímetro cúbico de agua bajo determinadas condiciones. Ya los antiguos romanos usaban la libra como unidad de peso (masa), en sus transacciones comerciales.

Ni Newton, ni los antiguos romanos sabían que tanto el agua como el hierro y en general la materia están formadas por partículas (electrones y quarks) más pequeñas que ocupan un volumen y que además se mueven formando átomos.

Para un mismo volumen, la cantidad de electrones y quarks que hay en el interior de ese volumen, varía en función del objeto. Además también sabemos que los electrones y quarks se están moviendo en el interior de los átomos. Por lo tanto, la masa es el espacio en movimiento o simplemente espacio, que ocupan las partículas en el interior de un volumen dado. Cuanto mas espacio esté ocupado por las partículas mas masa tiene el objeto, para un mismo volumen. La masa, es un concepto derivado del espacio-tiempo, no es un concepto fundamental o intrínseco como afirma la física ortodoxa.

Desde el punto de vista tecnológico el concepto de peso o masa es necesario, para distinguir por el precio, un kilo de azúcar de un kilo de sal.

¿Masa o espacio en movimiento?

Si la masa es el espacio en movimiento, se necesita ahora una forma de medir la masa. Para ello, podemos hacer un cambio de variables.


        En donde m es masa, F fuerza, G es la constante de gravitación y h la constante de Planck

 

SI

Símbolo

Valor

Unidades

Dimensiones

Masa

m

1

kg

M

Cte. de Gravitación

G

6.67408 10-11

m3 kg-1 s-2

L3 M-1 T-2

Cte. de Planck

h

 

kg m2 s-1

L2 M T-1

Fuerza

F

1

kg m s-2

L M T-2

 

Nuevo SI

Símbolo

Valor

Unidades

Dimensiones

Masa

m’

6.67408 10-11

m3 s-2

L3  T-2

Cte. de Gravitación

G

-----

-----

-----

Cte. de Planck

h’

 

m5 s-3

L5  T-3

Fuerza

F’

6.67408 10-11

m4 s-4

L4  T-4

 

L = longitud; M = masa, T= tiempo, kg kilogramos, m metros y s segundos

Con lo que la constante de gravitación G ya no es necesaria y el kilogramo desaparece del Sistema Internacional de Unidades

La segunda ley de Newton no varía. Si a un litro de agua le asignamos el valor de 6.67408 10-11 m3 s-2 resulta que la fuerza necesaria para que se produzca una aceleración de 1 m/s2 es de 6.67408 10-11  m4 s-4


En la gravitación de Newton desaparece la constante de Gravitación G, quedando de la forma siguiente:

  

En este caso dos volúmenes de agua de 1 litro cada uno, producen una fuerza de atracción entre ellos de 6.67408 10-11  m4 s-4.

Si hacemos G=1, resulta que:

6.67408 10-11 m3 kg-1 s-2 = 1

De donde:

1 kg = 6.67408 10-11 m3 s-2

Lo que indica que la masa ocupa un volumen, como se desprende de la propia definición de masa. Pero además, aparece el tiempo al cuadrado en el denominador, lo que indica que en ese volumen hay además dos frecuencias, es decir, dos rotaciones. Lo que está de acuerdo con mi hipótesis de que las partículas están constituidas por esferas de espacio de cuatro dimensiones, con un diámetro igual a la longitud de Planck, con dos posibles rotaciones [1]

Por otra parte, Januz Kowalski, llega a una conclusión similar y deduce la masa en función de la longitud de Planck [2].

Según la física actual las partículas elementales adquieren masa mediante el mecanismo de Higgs. Es decir, las partículas puntuales adquieren espacio (masa) mediante la interacción con el campo de Higgs para continuar siendo puntuales. Por lo tanto el mecanismo de Higgs, no tiene nada que ver con la masa, es simplemente una formula matemática para dejar satisfechos a la mayoría de los físicos.

En definitiva la constante de gravitación es una construcción humana, que no tiene nada que ver con el universo. Resulta evidente que el valor de la constante de gravitación depende del patrón de masa elegido y de las definiciones de longitud y tiempo. Si como unidad de masa se hubiera elegido el mismo volumen (1 dm3) de hierro, el valor de G sería menor. Si hubiéramos definido el segundo como la centésima parte de un minuto, el valor de G sería mayor.

Para Duff, las constantes dimensionales, tales como ħ, c, G, e, k, son construcciones humanas que no varían en el tiempo. “La posible variación en el tiempo de las constantes fundamentales de la naturaleza adimensionales, como la constante α de estructura fina, es un tema legítimo de investigación física. Por el contrario, la variación en el tiempo de las constantes dimensionales, como ħ, c, G, e, k, ... que son simplemente construcciones humanas cuyo número y valores difieren de una elección de unidades a la siguiente, no tiene ningún significado operativo” [3].

Conclusión

En definitiva, la masa no es una magnitud física fundamental, como afirma la física actual, ya que se puede obtener en función de otras. Por lo tanto, la masa es una magnitud derivada del espacio y tiempo, siendo la constante de gravitación el factor de conversión entre el volumen ocupado por el objeto, dentro de un volumen externo dado, en algo que denominamos masa.

Sin embargo, de la misma manera que el volumen se puede medir en litros, barriles, galones, metros cúbicos, etc., la masa se puede medir en metros cúbicos / segundo al cuadrado o en kilogramos, tal como estamos acostumbrados. Lo importante no es la unidad de medida; lo importante es que cualquier masa, incluidas las partículas elementales, ocupan un volumen y por lo tanto tienen impulso y posición perfectamente definidas, aunque estas dos variables no se puedan medir simultáneamente.

El valor de G no es aleatorio, sino que depende de las unidades de longitud masa y tiempo elegidas.

 Referencias

[1] https://www.gsjournal.net/Science-Journals-Papers/Author/1743/Jose%20Garrigues,%20Baixauli

[2] https://kowalski-physics.blogspot.com/2021/01/natural-geometric-unit-system-and.html

[3] Duff, M. J. (2002). Comment on time-variation of fundamental constants.
arXiv: hep-th / 0208093

 

 

 

 

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