Archivo por meses: marzo 2021
Mona Lisa (238)
El misterio de las centellas (1304)
El misterio de las centellas (1304)
Tubo de centellas de Irving Langmuir
* Este artículo de Wayne Strattman en MIT. La fuente es desconocida, quizás sea de Scientific American de los años 20 o 30. Las fotos son irreconocibles, ya que han pasado por muchas generaciones de fotocopias. No conozco ningún intento moderno de replicar este dispositivo.
* -Bill Beaty 10/95 *
Centella hecha en laboratorio
La historia de la física moderna está repleta de experimentos sobre conducción en gases. El campo parece especialmente rico en posibilidades, principalmente tal vez porque nos preocupamos más directamente por esa factor en los fenómenos eléctricos – el electrón. Gases bajo las condiciones atmosféricas tienen densidades comparativamente bajas; eso es; sus moléculas son colocadas más separadas que en sólidos o líquidos, y los electrones tienen espacios más grandes sobre los que deambular sin rumbo fijo o para volar rápidamente, impulsado por Fuerzas electromagnéticas. En gases enrarecidos, los movimientos de los electrones son mucho más vigorosos que en las condiciones cotidianas.
Libre por un momento de la influencia del átomo, el electrón muestran propiedades inusuales y dan lugar a fenómenos cuya belleza y novedad contribuye mucho a los intereses predominantes en la conducción de electricidad a través de gases a baja presión.
Observe, por ejemplo, la fotografía de la Fig. 1. Esa tenue descarga de electricidad, tan bellamente simple, se combina con miríadas de ágiles partículas que se mueven, balanceándose con impaciencia ahora bajo la influencia eléctrica, ahora bajo fuerzas magnéticas. Esta no es una descarga ordinaria a través de un vacío, sino accionada por algunas fuerzas aún desconocidas. Un momento antes de que se tomara la fotografía, el arco se estiró inmóvil a través del tubo, brillando con un tranquilo color rojo violáceo. Luego a través de un interrupción momentánea de la corriente, el arco gana vida y se desgarra alejándose del tubo con el movimiento retorcido de una serpiente, mientras que el filamento de tungsteno en la base del tubo tungsteno derretido se pulveriza y
(Continúa en la página 255)
(cont.)
se envían destellos azules brillantes por el tallo vertical.
Esta espectacular y hermosa descarga eléctrica que conduce a una mejor comprensión de los fenómenos de vacío se produjo en el laboratorios de investigación de la General Electric Company, por los doctores Irving Langmuir, C. G. Found y A. F. Dittner, destacados físicos estadounidenses.
Y sin embargo, a primera vista, el aparato en el que estos curiosos fenómenos tener lugar parece diferir sólo en la forma de los dos electrodos ordinarios del tubo de vacío, y esencialmente es similar al bombilla rectificadora de tungsteno llena de argón. La figura 2 muestra una vista en sección de este. El vaso grande del cilindro mide 15 cm (5.9 pulgadas) de largo y 10 cm (3.9 pulgadas) de diámetro, y contiene un filamento de tungsteno de un solo bucle en cada extremo. A este cilindro es soldado un delgado tubo de vidrio de 50 cm (20 pulgadas) de largo y 3 cm (1.2 pulgadas) de diámetro en el extremo superior del cual está montado un electrodo de disco.
Ahora el filamento se alimenta con corriente a bajo potencial y está llevado a la incandescencia a una temperatura muy alta, alrededor de 2500C (4532F) Luego se aplican 250 voltios entre la placa y el filamento, pero todavía no aparece ningún resplandor en el tubo. La ionización en el tubo es insuficiente, pero se puede aumentar mucho acercándose a un terminal de alta frecuencia bobina al tubo de vidrio. Hecho esto, un arco eléctrico de la característica aparece color argón en el tubo. El arco consume un amperio y el potencial de la placa al filamento cae a 25 voltios.
No hay nada inusual involucrado en esta acción, pero deje que el circuito del filamento abrirse durante sólo medio segundo y una secuencia de las más notables sobreviene fenómenos eléctricos. La disminución momentánea del filamento. La temperatura provoca un aumento en el voltaje a través del arco reduciendo durante un instantáneo la emisión electrónica del filamento. El voltaje subiendo a alrededor de 100, provoca una pulverización catódica del filamento y pequeñas cantidades de tungsteno se disparan en el arco. Aunque el tungsteno emitido es solo aproximadamente .000001 gramos, sus efectos son asombrosos. El arco que antes el «chisporroteo de tungsteno» llenó el tubo y fue insensible al influencia de un campo magnético, ahora se desprende de las paredes y puede ser atraído o repelido por un imán permanente colocado cerca del tubo.
El arco ahora tiene una apariencia alterada. Tiene un núcleo central rojizo, que tiene una carga positiva y mide aproximadamente 1 cm de diámetro. En esta columna roja de átomos de argón cargados positivamente se mueven y vibran bajo la influencia del campo eléctrico entre la placa y el filamento. Inmediatamente rodeando esta región hay un espacio oscuro y delgado, y más allá de este un vaina de color amarillo brillante de gas incandescente. Esta funda está cargada negativamente y desaparece gradualmente, la parte central del arco aumenta de tamaño hasta que casi llena el tubo. En lugar de la «piel» amarilla, permanece una fina capa de cargas negativas. Esto, junto con una capa positiva alrededor del arco rojizo, forma lo que se llama una «doble capa eléctrica»; es decir, dos vainas invisibles muy cerca una de la otra, el interior uno tiene una carga espacial positiva mientras que el exterior tiene una carga espacial negativa.
Si un imán de herradura ordinario se acerca al tubo, el arco se desviado, como cualquier conductor que lleve una corriente similar. Al mismo vez que la piel amarilla aparece en el lado opuesto del arco en el lado no en contacto con la pared.
A medida que el imán se acerca, la piel amarilla se vuelve más brillante y delgada, y curiosamente comienza a actuar como un líquido. Lentamente se forman pequeñas gotas fuego líquido amarillo dorado. Se mueven a lo largo de la superficie, solo para desprenderse y caer, esferas fundidas de luz blanca brillante en el arco. Al regular la intensidad del campo magnético, estas gotas o glóbulos, que van desde unas pocas décimas de mm hasta 5 o 6 mm de diámetro (aproximadamente del tamaño de un guisante) se pueden hacer para que se formen lentamente y se desprendan individualmente de la piel del arco. Mediante la combinación adecuada de campos transversales y longitudinal, los glóbulos a menudo pueden moverse hacia arriba o hacia abajo en el arco paralelo a su eje para distancias de hasta 5 o 10 cm, 2 a 4 pulgadas. En determinadas condiciones se han observado glóbulos moverse muy lentamente para que sus movimientos a través del arco puedan ser fácilmente seguido por el ojo sin ayuda. Pero más a menudo se mueven con la velocidad de aproximadamente un pie por segundo, y por lo tanto aparecen como líneas brillantes o serpentinas filamentosas. Vea la Fig.3 donde varias serpentinas que casi muestran caminos paralelos.
Estas serpentinas están formadas por la influencia del campo magnético, y varían en apariencia con la magnitud de la corriente que fluye a través del arco. Si se varía esta corriente, el movimiento de las serpentinas será correspondientemente afectado. Así, superponiendo una corriente alterna en la corriente continua alimentada al ánodo, es decir, el electrodo de disco, las serpentinas de glóbulos individuales se moverán en una trayectoria sinusoidal. Eso es, aparecerán como una onda sinusoidal que es característica de alternar corrientes. Las serpentinas reproducirán con precisión la forma de onda del actual par
(Continúa en la página 284)
(cont.)
a frecuencias de hasta 1000 ciclos. Se produce un efecto similar al usar corriente alterna para calentar el filamento. En cualquier caso, la corriente globular asume un movimiento de onda, viajando a través del arco en una hermosa curvas pronunciadas, en lugar de líneas rectas.
Si se mantiene la corriente del arco, este efecto continúa durante horas antes la diminuta porción de tungsteno deja de actuar. El efecto puede entonces ser traído de nuevo cortando la corriente del filamento por un momento y escupiendo así otro rastro de tungsteno en el vapor de argón. Si la corriente del arco se apaga durante unos 40 segundos, el efecto desaparece: se ha depositado tungsteno y la descarga del serpentín no comenzará. nuevamente hasta que se haya pulverizado más metal del filamento.
Según esta teoría, los átomos de tungsteno, cargados negativamente, deambulan en los espacios fuera del arco. Estos átomos entran en la «doble capa eléctrica» pierden su carga y se acumulan en la vaina positiva, formando pequeños glóbulos. En estos puntos de la doble capa, la vaina negativa sangra, y cuando se acumula suficiente tungsteno, este sangrado se vuelve afilado y se extenderá en el arco hasta que los glóbulos se desprendan. Por la naturaleza de su formación, los glóbulos tendrán una vaina de efecto positivo en el exterior y una vaina negativa en el interior; y arreglo lo contrario de lo que se encuentra en el arco propiamente dicho.
Estos glóbulos desprendidos brillantes parecen tener características similares en muchos aspectos a los que se han descrito como pertenecientes a la centella. Quizás no sea seguro que un rayo esférico sea algo más que un fenómeno psicológico, pero si tiene una realidad objetiva, puede posiblemente debido a causas similares a las que dan lugar a los glóbulos descrito arriba. Los iones de un gas altamente ionizado, como el atmósfera electrificada, se recombinan en partículas sólidas formando pequeñas esferas, las partículas sólidas son retenidas dentro de la bola por sus cargas y siendo retenido el campo eléctrico en la superficie de la bola. Esta teoría se apoya de manera muy eficaz en el marcado parecido entre la centella y los glóbulos de fuego líquido producido en los experimentos del Dr. Langmuir.
Figura 1
El Sr. Found de General Electric Experimentando con la corriente de descarga, tiene la centella en miniatura formado en el tubo debajo perfecto control. Bajo la influencia del imán de herradura, estas bolas pueden hacer que el fuego suba y baje por el tubo.
Figura 2
Arriba: una vista en sección transversal del tubo de descarga en el que se observó el fenómeno de centella. El tubo está lleno de argón. a muy baja presión, y con el filamento calentado a incandescencia, se forma un arco rojizo entre la placa y la terminal.
Fig. 3
Izquierda: La agitación en el arco de argón que se retuerce como una extraña serpiente eléctrica, es causada por un chisporroteo de tungsteno derretido del filamento incandescente en la base del tubo.
Figura 4
El arco de argón que se muestra a la izquierda se desvía con un imán. Las, serpentinas filamentosas transversales son en realidad pequeños glóbulos de incandescente tungsteno moviéndose rápidamente a través del arco. Los glóbulos de fuego líquido son, en formación y comportamiento, muy similares a las esferas incandescentes de las centellas. Estos efectos inusuales son producidos por solo .000001 gramos de tungsteno emitido por el filamento.
Figura 5-1
Figura 5-2
Figura 5-3
Figura 5-4
En un tubo lleno de gas argón se han colocado pequeños glóbulos de fuego líquido formados, que tienen un gran parecido con una centella. Un imán atrae el arco de argón a un lado del tubo y tungsteno cargado negativamente Los átomos emitidos por un filamento se mueven hacia el arco (figura 5-1) Cerca del borde del arco cruzan una región llamada rodamiento eléctrico de doble capa de cargas opuestas en los dos lados. Aquí los átomos pierden su carga y se acumulan en grupos (Fig. 5-2) Los átomos neutros de tungsteno forman pequeños masas de tungsteno líquido en el borde del arco, y la capa de cargas negativas se dobla en el arco (Fig. 5-3.) Esta muesca continúa hasta volverse muy afilado, el glóbulo de tungsteno se desprende y se forma una centella en miniatura que se mueve rápidamente (Fig. 5-4.)
https://web.archive.org/web/20001014004544/http://www.eskimo.com/~billb/freenrg/balllg1.html
Cráneo alienígena visto en la nueva imagen de Mars Rover
Cráneo alienígena visto en la nueva imagen de Mars Rover y otras anomalías divertidas detectadas en el Planeta Rojo esta semana
26 de febrero de 2021
David Pescovitz
El cráneo extraterrestre de arriba fue visto en la imagen panorámica de 360 grados de alta resolución capturada esta semana por el rover Perseverance Mars 2020 de la NASA. Cosmic Log presenta una divertida galería de anomalías y curiosidades que la gente ha encontrado en las postales de Perseverance del Planeta Rojo.
«Rover detecta «˜cráneo alienígena»™ y otras rarezas de Marte» (Cosmic Log)
¿Pueden las leyes de la física refutar a Dios?
¿Pueden las leyes de la física refutar a Dios?
22 de febrero de 2021
Monica Grady
Profesora de Ciencias Planetarias y Espaciales, The Open University
Declaración de divulgación
Monica Grady es profesora de ciencias planetarias y espaciales en la Open University, rectora de la Liverpool Hope University e investigadora principal en el Museo de Historia Natural. Recibe financiación del STFC y la Agencia Espacial del Reino Unido. Síguela en Twitter @MonicaGrady
Socios
La Open University proporciona financiación como socio fundador de The Conversation UK.
Creemos en el libre flujo de información
Todavía creía en Dios (ahora soy ateo) cuando escuché la siguiente pregunta en un seminario, planteada por primera vez por Einstein, y me sorprendió su elegancia y profundidad: «Si hay un Dios que creó el universo entero y TODAS sus leyes de la física, ¿sigue Dios las propias leyes de Dios? ¿O puede Dios reemplazar sus propias leyes, como viajar más rápido que la velocidad de la luz y así poder estar en dos lugares diferentes al mismo tiempo? ¿Podría la respuesta ayudarnos a probar si Dios existe o no o es aquí donde el empirismo científico y la fe religiosa se cruzan, sin una respuesta verdadera? David Frost, 67, Los Ãngeles.
Estaba encerrada cuando recibí esta pregunta y me intrigó instantáneamente. No es de extrañar el momento oportuno: los eventos trágicos, como las pandemias, a menudo nos hacen cuestionar la existencia de Dios: si hay un Dios misericordioso, ¿por qué está sucediendo una catástrofe como esta? De modo que la idea de que Dios podría estar «atado» por las leyes de la física, que también gobiernan la química y la biología y, por lo tanto, los límites de la ciencia médica, fue interesante de explorar.
Si Dios no fuera capaz de romper las leyes de la física, podría decirse que él no sería tan poderoso como cabría esperar de un ser supremo. Pero si puede, ¿por qué no hemos visto ninguna evidencia de que las leyes de la física se hayan violado en el universo?
Para abordar la pregunta, analicémosla un poco. Primero, ¿puede Dios viajar más rápido que la luz? Tomemos la pregunta al pie de la letra. La luz viaja a una velocidad aproximada de 3 x 105 kilómetros por segundo, o 186,000 millas por segundo. Aprendemos en la escuela que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, ni siquiera el USS Enterprise en Star Trek cuando sus cristales de dilitio están al máximo.
¿Pero es verdad? Hace unos años, un grupo de físicos postuló que las partículas llamadas taquiones viajaban por encima de la velocidad de la luz. Afortunadamente, su existencia como partículas reales se considera muy poco probable. Si existieran, tendrían una masa imaginaria y el tejido del espacio y el tiempo se distorsionaría, lo que provocaría violaciones de la causalidad (y posiblemente un dolor de cabeza para Dios).
Parece, hasta ahora, que no se ha observado ningún objeto que pueda viajar más rápido que la velocidad de la luz. Esto en sí mismo no dice nada sobre Dios. Simplemente refuerza el conocimiento de que la luz viaja muy rápido.
Las cosas se ponen un poco más interesantes cuando se considera qué tan lejos ha viajado la luz desde el principio. Suponiendo una cosmología tradicional del Big Bang y una velocidad de la luz de 3 x 105 km/s, entonces podemos calcular que la luz ha viajado aproximadamente 1024 km en los 13.8 mil millones de años de existencia del universo. O más bien, la existencia del universo observable.
El universo se está expandiendo a una velocidad de aproximadamente 70 km/s por Mpc (1 Mpc = 1 Megaparsec ~ 30 millones de km), por lo que las estimaciones actuales sugieren que la distancia al borde del universo es de 46 mil millones de años luz. A medida que pasa el tiempo, el volumen del espacio aumenta y la luz tiene que viajar más tiempo para llegar hasta nosotros.
Hay mucho más universo del que podemos ver, pero el objeto más distante que hemos visto es una galaxia, GN-z11, observada por el Telescopio Espacial Hubble. Esto está aproximadamente a 1023 km o 13.4 mil millones de años luz de distancia, lo que significa que ha sido necesario 13.4 mil millones de años para que la luz de la galaxia nos llegue. Pero cuando la luz «se encendió», la galaxia estaba a sólo unos 3 mil millones de años luz de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
No podemos observar ni ver a través de la totalidad del universo que ha crecido desde el Big Bang porque no ha pasado suficiente tiempo para que la luz de las primeras fracciones de segundo llegue a nosotros. Algunos argumentan que, por lo tanto, no podemos estar seguros de si las leyes de la física podrían romperse en otras regiones cósmicas; quizás sean solo leyes locales y accidentales. Y eso nos lleva a algo aún más grande que el universo.
El multiverso
Muchos cosmólogos creen que el universo puede ser parte de un cosmos más extendido, un multiverso, donde muchos universos diferentes coexisten pero no interactúan. La idea del multiverso está respaldada por la teoría de la inflación: la idea de que el universo se expandió enormemente antes de tener entre 10 y 32 segundos. La inflación es una teoría importante porque puede explicar por qué el universo tiene la forma y estructura que vemos a nuestro alrededor.
Pero si la inflación puede ocurrir una vez, ¿por qué no muchas veces? Sabemos por experimentos que las fluctuaciones cuánticas pueden dar lugar a pares de partículas que surgen repentinamente, solo para desaparecer momentos después. Y si tales fluctuaciones pueden producir partículas, ¿por qué no átomos o universos enteros? Se ha sugerido que, durante el período de inflación caótica, no todo sucedía al mismo ritmo: las fluctuaciones cuánticas en la expansión podrían haber producido burbujas que estallaron para convertirse en universos por derecho propio.
¿Estamos viviendo en un universo burbuja? Juergen Faelchle/Shutterstock
Pero, ¿cómo encaja Dios en el multiverso? Un dolor de cabeza para los cosmólogos ha sido el hecho de que nuestro universo parece ajustado para que exista vida. Las partículas fundamentales creadas en el Big Bang tenían las propiedades correctas para permitir la formación de hidrógeno y deuterio, sustancias que produjeron las primeras estrellas.
Las leyes físicas que gobiernan las reacciones nucleares en estas estrellas produjeron entonces la materia de la que está hecha la vida: carbono, nitrógeno y oxígeno. Entonces, ¿cómo es que todas las leyes y parámetros físicos del universo tienen los valores que permitieron que se desarrollaran las estrellas, los planetas y, en última instancia, la vida?
Algunos argumentan que es solo una coincidencia afortunada. Otros dicen que no debería sorprendernos ver leyes físicas biofriendly; después de todo, ellas nos produjeron, entonces, ¿qué más veríamos? Algunos teístas, sin embargo, argumentan que apunta a la existencia de un Dios que crea condiciones favorables.
Pero Dios no es una explicación científica válida. La teoría del multiverso, en cambio, resuelve el misterio porque permite que diferentes universos tengan diferentes leyes físicas. Así que no es sorprendente que nos veamos a nosotros mismos en uno de los pocos universos que podrían sustentar la vida. Por supuesto, no se puede refutar la idea de que un Dios haya creado el multiverso.
Todo esto es muy hipotético, y una de las mayores críticas a las teorías del multiverso es que debido a que parece que no ha habido interacciones entre nuestro universo y otros universos, entonces la noción de multiverso no se puede probar directamente.
Rareza cuántica
Ahora consideremos si Dios puede estar en más de un lugar al mismo tiempo. Gran parte de la ciencia y la tecnología que utilizamos en la ciencia espacial se basa en la teoría contraintuitiva del diminuto mundo de átomos y partículas conocido como mecánica cuántica.
La teoría permite algo llamado entrelazamiento cuántico: partículas conectadas espeluznantemente. Si dos partículas están enredadas, automáticamente manipulas a su pareja cuando la manipulas, incluso si están muy separadas y sin que las dos interactúen. Hay mejores descripciones de entrelazamiento que la que doy aquí, pero esto es lo suficientemente simple como para que pueda seguirlo.
Imagine una partícula que se descompone en dos subpartículas, A y B. Las propiedades de las subpartículas deben sumarse a las propiedades de la partícula original; este es el principio de conservación. Por ejemplo, todas las partículas tienen una propiedad cuántica llamada «spin»: aproximadamente, se mueven como si fueran pequeñas agujas de brújula. Si la partícula original tiene un «spin» de cero, una de las dos subpartículas debe tener un spin positivo y la otra un spin negativo, lo que significa que cada uno de A y B tiene un 50% de probabilidad de tener un spin positivo o uno negativo. (De acuerdo con la mecánica cuántica, las partículas están, por definición, en una mezcla de diferentes estados hasta que realmente las mides).
Las propiedades de A y B no son independientes entre sí, están entrelazadas, incluso si se encuentran en laboratorios separados en planetas separados. Entonces, si mide el spin de A y lo encuentra positivo. Imagina que una amiga midió el spin de B exactamente al mismo tiempo que tú mediste A. Para que el principio de conservación funcione, debe encontrar que el spin de B es negativo.
Pero, y aquí es donde las cosas se vuelven turbias, como la subpartícula A, B tenía una probabilidad de 50:50 de ser positiva, por lo que su estado de spin «se volvió» negativo en el momento en que el estado de spin de A se midió como positivo. En otras palabras, la información sobre el estado de spin se transfirió instantáneamente entre las dos subpartículas. Tal transferencia de información cuántica aparentemente ocurre más rápido que la velocidad de la luz. Dado que el propio Einstein describió el entrelazamiento cuántico como «acción espeluznante a distancia», creo que se nos puede perdonar a todos por encontrar este efecto bastante extraño.
Entonces, después de todo, hay algo más rápido que la velocidad de la luz: la información cuántica. Esto no prueba ni refuta a Dios, pero puede ayudarnos a pensar en Dios en términos físicos, ¿tal vez como una lluvia de partículas entrelazadas, transfiriendo información cuántica de un lado a otro, y por lo tanto ocupando muchos lugares al mismo tiempo? ¿Incluso muchos universos al mismo tiempo?
Acción espeluznante. Jurik Peter/Shutterstock
Tengo esta imagen de Dios haciendo girar placas del tamaño de una galaxia mientras hace malabarismos con bolas del tamaño de un planeta, lanzando trozos de información de un universo tambaleante a otro, para mantener todo en movimiento. Afortunadamente, Dios puede realizar múltiples tareas: mantener la estructura del espacio y el tiempo en funcionamiento. Todo lo que se requiere es un poco de fe.
¿Este ensayo se ha acercado a responder las preguntas planteadas? Sospecho que no: si crees en Dios (como yo), entonces la idea de que Dios esté sujeto a las leyes de la física es una tontería, porque Dios puede hacer todo, incluso viajar más rápido que la luz. Si no crees en Dios, entonces la pregunta es igualmente absurda, porque no hay un Dios y nada puede viajar más rápido que la luz. Quizás la pregunta sea realmente para los agnósticos, que no saben si existe un Dios.
De hecho, aquí es donde la ciencia y la religión difieren. La ciencia requiere pruebas, las creencias religiosas requieren fe. Los científicos no intentan probar o refutar la existencia de Dios porque saben que no hay un experimento que pueda detectar a Dios. Y si crees en Dios, no importa lo que los científicos descubran sobre el universo: se puede pensar que cualquier cosmos es coherente con Dios.
Nuestra visión de Dios, la física o cualquier otra cosa depende en última instancia de la perspectiva. Pero terminemos con una cita de una fuente verdaderamente autorizada. No, no es la Biblia. Tampoco es un libro de texto de cosmología. Es de Reaper Man de Terry Pratchett:
«La luz piensa que viaja más rápido que cualquier otra cosa, pero está mal. No importa qué tan rápido viaje la luz, encuentra que la oscuridad siempre ha llegado primero y la está esperando».
https://theconversation.com/can-the-laws-of-physics-disprove-god-146638