Galileo Galilei y la Teoría de Cuerdas
Hacia 1585, Galileo Galilei realizó un experimento que resultó en uno de los pilares de la física durante siglos y siglos. Aunque hay quien dice que realmente las soltó por unas rampas que había en su casa, la historia cuenta que Galielo soltó desde lo alto de la torre de Pisa una bola de cañón y otra de madera, al mismo tiempo. Lo que pasó lo conocemos todos: ambas llegaron al suelo al mismo tiempo. Esto que parece una tontería, vino a demostrarle a los aristotélicos que la gravedad actúa por igual en todos los cuerpos, sin importar su masa o material.
La Teoría de Cuerdas y la Gravedad
Hoy día el resultado de Galileo se conoce como el Principio de Equivalencia, aunque de forma más precisa es el Principio de Equivalencia Débil. Albert Einstein lo tomó por cierto cuando, junto con el Principio de Relatividad Especial, formuló la Teoría de la Relatividad General, que viene a ser su teoría sobre la gravedad. El Principio de Equivalencia se ha tomado por cierto desde los tiempos de Galileo, aunque en los últimos años se han realizado grandes esfuerzos en su demostración empírica, cada vez con más precisión. Y es que la demostración de su no veracidad, supondría una revolución en la física desde sus más profundos principios.
La Teoría de la Relatividad funciona muy bien para escalas grandes, tratando con galaxias o planetas, por ejemplo. Cuando se intenta aplicar a escalas pequeñas, como a átomos, ya no parece tener tanto éxito. El caso totalmente opuesto es el de la Mecánica Cuántica, que funciona para escalas pequeñas pero no para las grandes. Durante muchos años, éste ha sido el principal problema de la Física Teórica: unificar la relatividad y la mecánica cuántica en una sóla teoría que explique el comportamiento del Universo. A esta teoría se la conoce como la Teoría del Todo.
Actualmente se piensa que el Universo está regido por cuatro fuerzas fundamentales: la gravitacional, la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil, si bien hay quien habla de una quinta relacionada con la materia oscura. Hay teorías que consiguen unificar las tres últimas de forma satisfactoria, pero siempre se encuentran problemas cuando se intenta unificar con la gravedad. En este sentido, la Teoría de Cuerdas parece haberlo conseguido, siendo la mayor candidata a Teoría del Todo.
Básicamente, la Teoría de Cuerdas dice que toda partícula en el Universo está formada, en última instancia, por extremadamente pequeñas cuerdas que vibran. Dependiendo de la forma en que vibren, las cuerdas tendrán mayor o menor energía, y al final darán lugar a distintas partículas. Esta idea de constituyentes mínimos como cuerdas supone una revolución total en la Física Teórica, pues se opone frontalmente al actual Modelo Estándar de la Física de Partículas, que afirma que estos constituyentes mínimos de la materia son partículas puntuales, de dimensión cero.
Aunque la Teoría de Cuerdas parece explicar las cuatro fuerzas fundamentales, tiene algunos problemas. Primeramente, es extremadamente compleja, tanto que contiene cuestiones matemáticas que escapan a nuestros conocimientos actuales. Por otra parte, la Teoría de Cuerdas da lugar a más de una variante, y viene a decir que el Universo está realmente contenido en 11 dimensiones y no 4 como se cree (3 espaciales y 1 temporal).
En cualquier caso, el problema más importante de la Teoría de Cuerdas es que no se puede probar experimentalmente. Harían falta energías muy altas para poder comprobarla con un acelerador de partículas, prácticamente infinitas si se comparan con las conseguidas actualmente. Es por ello que hay quien no la considera una teoría científica como tal, sino más bien filosófica. Así pues, los defensores de la Teoría de Cuerdas han trabajado duro para poder demostrarla indirectamente, y aquí es donde entra en juego el experimento de Galileo.
¿Y si Galileo se Equivocó?
La Teoría de Cuerdas también sugiere, en contra de Galileo, que la gravedad sí depende de los objetos y su materia, aunque de forma muy sutil. Y este sutil significa que es prácticamente indistinguible con nuestra tecnología actual. Si se demostrase que el Principio de Equivalencia es falso, habría que reescribir la física casi por completo. Por ello, se realizan diversos experimentos a grandes escalas para tratar de confirmarlo, o no. El cálculo de la distancia entre la Tierra y la Luna es una de las herramientas más importantes de que disponemos para ello.
Cuando en Julio de 1969 la tripulación del Apolo 11, al mando de Neil Armstrong, llegó por primera vez a la Luna, realizaron un importante trabajo que es prácticamente desconocido por la gran mayoría. Esta tarea consistía en la instalación de un retroreflector lunar que sirve para hacer rebotar un haz de luz mandado desde la Tierra, en la misma dirección. Posteriormente, las misiones Apolo 14 y 15, así como las misiones Luna 17 y 21 de la antigua URSS. De hecho, en la misión Apolo 15, Dave Scott reprodujo el experimento de Galileo con una pluma y un martillo, sin la resistencia del aire que hay en la Tierra:
Los experimentos que miden la distancia entre la Tierra y la Luna son versiones modernas del de Galileo. Los científicos han enviado haces de luz hacia estos reflectores desde los tiempos del Apollo 11, midiendo la aceleración que produce el Sol sobre la Tierra y la Luna. Si esta aceleración no es igual en ambos astros, el Principio de Equivalencia caería por su propio peso. Empezaría la revolución.
Sin embargo, el Principio de Equivalencia parece aguantar el reto, y la relatividad también. Las mediciones realizadas hasta 2004 tenían una resolución de 1,7 cm de entre los aproximadamente 385.000 km que separan la Luna de la Tierra. En cualquier caso, esto no es suficientemente exacto como para comprobar las teorías alternativas a la de Einstein.
En otoño de 2004 se puso en marcha el projecto APOLLO, en Nuevo Mexico, que mejoró la resolución hasta 1 ó 2 mm. Hasta la fecha, los telescopios recogían sólamente un fotón de retorno en promedio de los 100 pulsos láser enviados a la luna. Teniendo en cuenta que cada pulso contiene más de 100 mil billones de fotones, el nuevo telescopio del APOLLO mejora mucho los resultados estadísticos al recoger 5 fotones en lugar de 1.
Sin embargo, el Principio de Equivalencia y la Teoría de la Relatividad General siguen aguantando el pulso a tan precisos experimentos.
El Proyecto STEP
La fuerza de la gravedad es de por sí una fuerza muy débil, del orden de 1 trillón de trillones más débil que la fuerza electromagnética. Pues bien, las predicciones indican que esta anomalía en la gravedad aplicada sobre cuerpos de diferente composición sería de unas 10 billones de veces más débil que la fuerza de la gravedad misma. Es decir, que hace falta muchísima más precisión en los experimentos para poder comprobarlo.
En cualquier caso, esta anomalía no debería ser tan difícil de imaginar cuando la fuerza electromagnética sólo actúa, por ejemplo, en cuerpos metálicos. Alguna variante de la Teoría de Cuerdas sugiere que la gravedad interactúa con la energía electromagnética contenida en la materia: dos átomos con igual masa pero distinta carga eléctrica serían atraídos con distinta aceleración, aunque esta diferencia sería mínima.
Para poder detectar esa diferencia tan pequeña, se ha propuesto un nuevo proyecto recientemente: STEP. Clifford Will, de la Washington University en St. Louis explica:
Lo que queremos es tomar dos masas de prueba hechas de diferente material y observar diferencias muy pequeñas en lo rápido que caen. [...] En la Tierra, un objeto puede caer sólo por un corto periodo de tiempo hasta estrellarse contra el suelo. Pero un objeto en órbita está literalmente cayendo alrededor de la Tierra, por lo que cae continuamente por un periodo de tiempo muy largo.
Pequeñas diferencias podrían acumularse con el tiempo, quizá hasta ser claramente distinguibles algún día. La Stanford University lidera un grupo internacional que está desarrollando esta misión de prueba que podrá realizar mediciones con una resolución 100.000 veces mayor que las actuales en APOLLO. El diseño consiste en 4 pares de masas sumergidas en un gran tanque lleno con helio líquido que las protege de fluctuaciones térmicas, así como un escudo superconductor para protegerlas de interferencias magnéticas y eléctricas. Además, varios micropropulsores contrarrestan el efecto de arrastre de la atmósfera, haciendo la caída del satélite casi perfecta.
Si el Principio de Equivalencia es cierto, cada pareja de masas permanecerá alineada con las demás a medida que caen sobre la Tierra. Si no se mantiene el alineamiento, significará que la aceleración producida por la gravedad no ha sido la misma en todas las masas.
Pero STEP está en desarrollo aun. Por lo pronto, en 2010 está previsto el lanzamiento del satélite francés MICROSCOPE, que permitirá realizar mediciones con una precisón 100 veces mayor a la de APOLLO, con dos pares de masas en vez de cuatro. Un tercer experimento, italiano, es el Galileo Galilei, que es básicamente igual al MICROSCOPE, pero con una sóla pareja de masas. La diferencia principal es que este satélite girará sobre sí mismo con una frecuencia de 2 veces por segundo, distribuyendo cualquier alteración de forma homogénea. Galileo Galilei está diseñado para obtener una precisión 10.000 veces mayor que APOLLO.
En cualquier caso, parece que aun se está algo lejos de poder encontrar anomalías en el Principio de Equivalencia, si es que las hay. La Teoría de Cuerdas predice cambios prácticamente indetectables, y el mero hecho de encontrarlos ya supondría un gran avance de por sí, sin contar con la revolución que produciría en el mismo corazón de la física teórica.
Publicado por Caerolus el 28 de Mayo de 2007
Categoría: Ciencia
38 comentarios
¿Estaba Galileo Galilei Equivocado?…
Todos conocemos la historia de Galileo Galilei tirando objetos desde la Torre Pisa. Este experimento supuso la base de casi toda la física moderna al decir que la gravedad sobre los objetos no depende de su composición o forma. Varios experimentos in…
Trackback desde meneame.net el 28 Mayo 2007 a las 10:49
bui weno este portal
Escrito por valezka el 07 Agosto 2007 a las 3:32
Muchas gracias, y ¡bienvenido!
Escrito por Caerolus el 07 Agosto 2007 a las 3:57
GRACIAS
Escrito por ISAI el 22 Agosto 2007 a las 22:38
De nada…
Escrito por Caerolus el 22 Agosto 2007 a las 23:51
esta información fue de mucha utilidad para mi tarea, muchas gracias por publicar verdadera información y no patrañas como otras paginas.
Escrito por Calos Lavalle Méndez el 27 Noviembre 2007 a las 22:48
Me alegro de que te fuera de utilidad. Gracias por el piropo, o como quieras llamarlo :-)
Escrito por Caerolus el 27 Noviembre 2007 a las 23:14
¡Hola! como estan todos? bueno resulta que estoy en 4º de la Eso y hoy tenia que hacer un informe sobre el teorema de Galileo Galilei de si caian los objetos a la vez y todo eso.. o.O! y no tenia ni idea!!! ^.^
estuve leyendo mi libro de texto de Fisica y Quimica y era un rollo que para que.. encima no venia nada de lo que sacar un buen informe.. asta que se me alumbro la bombilla y me dije vamos a ver los foros aber si sale algo para sacar buena nota y encontre este blog! esta muy bien , me ha encantado sobre todo porque esta muy completo , con fotos y videos donde sale lo que explicas , mas eso demuestra que te lo has currado super bien! he cogido muchos apuntes de este blog y al que lo haya escrito le doy las gracias ya que gracias a el / ella voy a sacar una notaza que si me acuerdo os la digo . un beso muy fuerte y a seguir asi!
bye!
ATTE: sara
PD: thanks de nuevo!! jiji XD!
Escrito por sara el 15 Abril 2008 a las 21:24
Contento de haber ayudado :) Acuérdate de volver por aquí y decir qué tal fue la cosa.
Escrito por Caerolus el 16 Abril 2008 a las 4:09
ola!! bueno que hace unas semanas q me dieron la notaza del informe!! saque un 9 y medio!! una notaza que te la debo a ti!!
muchas gracias mi profe se qedo muy impresionado por lo bien que estaba. mis compañeros se murieron de la envidia jejeje!! ( que mala soy xD) pues esO ! q muxas gracias! Espero que sigas asi con esto de los foros que se te da muy bien! 1ooo gracias un beso!
Bye!
Escrito por sara el 24 Abril 2008 a las 21:47
Contento de haber ayudado :-) Y gracias a tí, no es normal que alguien se tome la molestia de volver para decir “gracias”.
Escrito por Caerolus el 25 Abril 2008 a las 20:15
Os habeis fijado que en el vídeo, varía el zoom, aun cuando los dos únicos astronautas están dentro del cuadro de la imagen?
Alguien sabe si esas cámaras tenían mando a distancia?
Escrito por luna2 el 26 Abril 2008 a las 3:38
No me digas más…¿crees que es un montaje? De hecho había tres astronautas. El otro orbitando alrededor de la Luna.
Escrito por Caerolus el 26 Abril 2008 a las 20:15
Yo no digo que sea un montaje… jejeje.
Sólo afirmo que salen los dos a la vez en la imagen.
;-)
Escrito por luna2 el 26 Abril 2008 a las 20:33
Vale vale, me alegro :-)
Escrito por Caerolus el 26 Abril 2008 a las 20:36
muy chevere gracias..
Escrito por MONI el 23 Mayo 2008 a las 2:12
como todos sabemos galileo galilei
nacio el 15 de febrero de 1564 en pisa italia
uno de los mas grandes astronomos y fisicos italianos
se le considera el inventor del telescopio y se hizo famoso por sus descubrimientos astronomicos entre los cuales podemos mencionar los satelites de jupiter y su movimiento en torno el plneta y que la luna no era un cuerpo luminoso por si mismo si no que brilla por la luz del sol .
Bueno todos sabemos quien fue Galileo pero para quien no lo sabe ay escribi un poco sobre y si no les quedo claro le puedo seguir escribiendo sobre el :
tambien observo numerosos cratres y otras irregularidades en la superficie de la luna .
Fallecio el 8 de enero de 1642 en arcetri , en las afuera de florencia ,
Italia .
Espero qe les aya gustado yo solo tengo 15 años pero soy una aficionada de todo lo que tenga que ver con la ciencia y a demas la fisica es una de las cosas qu mas me gustan .
xauuuuuuuuuu
que esten bien
att N. A. M.H.
Escrito por N.A.M.H. el 9 de junio del 2008 a las 21:39 el 10 Junio 2008 a las 3:54
ola bueno me dejaron est trabajo no tenia ni la minima idea d q se trataba peo mpece a buscar y puxa encontre todo y ahora ya se quien es galileo y me interesa.es interesant ………tengo 15 no me gusta muto esto peo tengo q reconoser q es interesante………chau besitos
Escrito por liz¡¡¡ el 19 Junio 2008 a las 23:52
Hay que ver a la cantidad de vosotros a los que os estoy haciendo los deberes :-)
Escrito por Caerolus el 20 Junio 2008 a las 9:11
aaaaaaaaaaa
Escrito por pñaña el 22 Junio 2008 a las 18:00
muy buena la informacion me sirvio de mucho.Tenia que hacer una tarea de Historia para poder dar un oral y me sirvio mucho muchas gracias hasta luego!
Escrito por El Massa el 30 Junio 2008 a las 3:18
ps me interesa saber cpmo se llama la quinta teoria de galileo galilei
Escrito por fany el 07 Agosto 2008 a las 3:20
Si me dices cuáles son las otras cuatro lo mismo puedo ayudar :-)
Escrito por Caerolus el 07 Agosto 2008 a las 12:09
ps la berdad no tiene lo k busco tiene k ser lo k busco por eso no nos tienen mas informados y luego se kejan k no estudiamos ok
Escrito por rebeca el 07 Agosto 2008 a las 20:51
Pues no seas inútil, deja tú de quejarte, y sigue buscando. Coño.
Escrito por Caerolus el 07 Agosto 2008 a las 20:58
la verdad es que lo intente y no cae al mismo tiempo una pluma y una bola de boliche
Escrito por chris el 26 Agosto 2008 a las 1:21
Eso es seguramente por el aire. Ten en cuenta que al soltar las cosas, rozan con el aire. Prueba a soltar una cartulina de canto a la vez que una de lado. Verás que la que sueltas de canto cae antes. Esto es porque al tirarla de canto hay menos superficie rozando con el aire, por lo que ofrece menor resistencia a caer. En el video de arriba, desde la Luna, se pueden ver la pluma y el martillo caer a la vez, sin aire.
Escrito por Caerolus el 29 Agosto 2008 a las 0:41
mmmmmm pss estaa raritoo noo mee sirvioo muchoo qq digamoos yoo queeria veer loss inventos qq galileoo isoo =)..
pliiss poonganla poorfaa!. =-)
Escrito por mavieee el 09 Septiembre 2008 a las 0:46
hola
bueno me sirvio de mucho la imformacion vamos a ver lo que dice el profe jajajajaja…
bueno beshos…. les dejo mi msn para que me agreguen
osea_naah@hotmail.com
Escrito por belen el 03 Octubre 2008 a las 0:13
la verdades que ami me en canto pero lo unico kme encantaria saber px galileo galiley se subio ala torre pisa
Escrito por monica beatriz el 06 Octubre 2008 a las 1:53
mui buen portal asi todos podemos saber mas sobre la teoria, los trabajos y experimentos de galileo
les agradesco que lo allan puesta ya que para mii esto es mui importante saber todo esto asi podre en esta pag. estudiar mejor para mis examenes
en verdad se los agradesco de ante mano y los felicito por que este portal es miu bueno!!!!!!!
Escrito por fernanda el 19 Octubre 2008 a las 2:17
los felicito es un super portal okis biie
:)
Escrito por belindaaaa el 19 Octubre 2008 a las 2:19
hola queridos amigos que ven esta pagina.Solo quiero desirles que esta
pajina esta muy interesante sobre la teoria de galileo y invito que todos los que no ven esta pagina la recomienden.
Sean muy felices
Escrito por edgar muoz lopez el 23 Octubre 2008 a las 3:28
gracias por alludarme en la tarea esto nos alluda a saver mas sobre la vidade galileo deveras frasias aunque yo tambien queria ver los inventos saludos a pedro de jesus de durango vye.
Escrito por maria guadalupe garcia breceda el 30 Octubre 2008 a las 19:09
no m gusta sus publicaxion
Escrito por fer el 03 Noviembre 2008 a las 3:40
muy bien el tema sobre galileo galilei
solo que una duda q no me quedo muy clara cual es su hipotesis?
sobre su “equivocacion”
se tendria que analizar muy bien el tema
Escrito por mariam barrientos rosado el 10 Noviembre 2008 a las 23:53
ammmmm
mue bien el tema xD
peru bnbn
mi papa galileo…
Escrito por sharenny jauregui antel el 10 Noviembre 2008 a las 23:55
wow! aunq no me sirvio en mi reportee creo q deberas isiste un gran trabajoo:)
Escrito por andreaa:D el 19 Noviembre 2008 a las 2:51