Capítulo 6: Conclusiones Generales

6. CONCLUSIONES GENERALES


6.1. Movimiento de partículas dentro o bajo la influencia de "campos". El famoso experimento de Fiseau (1851), ya citado anteriormente, nos entregó como un hecho real objetivo que: "la Velocidad W, con que se propaga la luz en un tubo lleno de cierto líquido (fluido) en movimiento con velocidad v, supuesto que la velocidad de la luz es w en el mismo fluido en reposo es (2) W = w + v (l- 1/n²) en vez de 1) W = w + v. La fórmula (2) la estudió minuciosamente Lorentz, tratando de encontrar una explicación a este "arrastre parcial del éter". Haciendo los arreglos matemáticos correspondientes, con sus famosas fórmulas de transformación de coordenadas, apareció la fórmula 3) W = (v+w) / (l+ vw/c²) que es coincidente, al despreciar algunos infinitesimales a la 2).

Tanto las transformadas de Lorentz, como las fórmulas que se derivan de ellas, no están en contradicción con nuestros principios, siempre que nos atengamos al campo de aplicación que deben tener. El movimiento de los fotones, o de otras partículas, dentro de campos con movimientos (como el fluido del experimento de Fiseau, que movía un campo "infrarradiactivo") puede ser tratado haciendo uso de las herramientas matemáticas dadas por Lorentz, o en general por la relatividad. De allí que podremos decir que las coordenadas de Lorentz, producen el efecto de hacer aparecer a las partículas, sometidas a las condiciones señaladas, como si el espacio, el tiempo e incluso la masa sufriera los efectos dados por dichas transformadas. Las transformadas se dieron en el 3,7, agreguemos que además se puede obtener:

(4) m = m_o ÷√(1-v²/c²)^¬ , donde m es la masa "adquirida" por un cuerpo con velocidad v, si m_o, es su masa en "reposo" y c la velocidad de la luz en el vacío.

Aclaremos con algunos ejemplos, cómo y cuándo podemos aplicar estas transformadas y otras leyes derivadas de la Teoría de la Relatividad. La descarga eléctrica en un tubo de alto vacío lanza electrones del cátodo hacia el ánodo (rayos catódicos) . La velocidad que adquieren estos proyectiles aumenta en proporción directa a la diferencia de potencial entre los electrodos de la ampolla; por ejemplo, si se aplican 100.000 voltios a la ampolla, la velocidad (v) llega a ser de 165.000 km/seg, o sea más de la mitad de la velocidad de la luz. Al llegar a este momento para impulsar al electrón, éste se comporta como si tuviera ahora una masa de un 157. más que con respecto a la masa en reposo. El caso lo podemos considerar como del tipo del experimento de Fiseau, el electrón se está moviendo en un campo eléctrico que es "modificado" por las diferencias de potencial (líquido en movimiento en el experimento de Fiseau, podía variarse) . En este caso, está claro que haremos uso de las leyes relativistas. En general, tenemos casos similares, cada vez que tratamos con las leyes del movimiento de partículas, para acelerarlas necesitamos recurrir a campos: electromagnéticos (por fotones) , eléctricos, magnéticos, etc.

En la fórmula (4), de acuerdo con nuestros principios, no es la cantidad de materia la que aumenta, es la resistencia a aumentar su velocidad a medida que nos acercamos a la velocidad de la luz. El origen de esta situación se debe a las contingencias propias de los medios físicos que empleamos para impulsar las partículas, campos con velocidad limitada, etc. Intuitivamente vernos que si por medio de un flujo constante de fotones impulsamos una partícula material, el máximo de velocidad que podrá adquirir dicha partícula nunca sobrepasará la del propio flujo de fotones. A medida que la partícula se va acercando a la de la luz, su cambio de velocidad se hará más y más difícil. La partícula material aparecerá como si aumentara su masa, en la proporción dada (4). En el momento de llegar a la velocidad de la luz aparecerá como con una masa infinitamente grande. Los fotones, ahora, no producen aceleración.

Por otro lado, cada partícula material, de acuerdo con nuestros postulados, es todo un universo. Cada partícula tiene una infinidad de otras partículas orbitando. Los efectos que pueden producir la influencia continuada de campos, puede originar propiedades adquiridas diferentes a estas partículas en "reposo".



6.2. Sobre la mecánica ondulatoria y la fórmula de la energía de Einstein. Desde comienzos de este siglo, para operar con la microfísica se trabajaba con la mecánica de los quanta. Ella estaba fundamentada en dos leyes que tenían relación con la energía.

Por Max Planck se había obtenido que (1) E = h.f; donde E es la energía, h es una constante (llamada constante de Planck) y f la frecuencia de las ondas. Resultaba que la energía de los fotones era directamente proporcional a la frecuencia.

Por Alberto Einstein se había obtenido la fórmula (2) E=mc²; donde m es la materia y c la velocidad de la luz. Es la fórmula de la energía "máxirna", para cuando la materia se transforma totalmente en luz (o fotones que se muevan con esta velocidad). En estas dos fórmulas estaban los cimientos de la mecánica de los quanta.

Luis de Broglie (1924) creó la mecánica ondulatoria, al postular (sin explicarse la razón por la que esto se verificaba) que no sólo los fotones, sino que todas las partículas en movimiento llevan una onda asociada, cuya longitud viene dada por: (3) l(lamda) = h/ mv.

Como lo señalamos, dentro de nuestro punto de vista, el paso de la mecánica de los quanta a la mecánica ondulatoria es asunto que aparece como natural y lógico.

De acuerdo a las explicaciones darlas, en el 4.1 y 4.2, que la energía de las partículas sea proporcional a la frecuencia era asunto de esperar, o sea (1) E = hf.

Para la obtención de la fórmula de energía "máxirna" de Einstein (2) E = mc², podemos razonar así: Si se dispone de una cierta cantidad de materia m y que esté en contacto, obligada de alguna manera con otra materia (lo que siempre sucede, si explota una bomba atómica produce los efectos en la materia ligada a ella) ; por procesos internos, suponemos que la materia en cuestión puede desintegrarse; si lo hace, entonces, la máxima energía cinética que puede obtenerse al desintegrarse totalmente en partículas menores, m₁, m₂... m_n, que salgan con velocidad v es la sumatoria de la energía cinética de todas las partículas, es decir:

½m₁v² + ½m₂v² + ½m₃v² + ... +½m_nv²=½v²(m₁+m₂+...m_n) Pero ½v²(m₁+m₂+...m_n) = ½mv²

Como se ha supuesto que nuestra cantidad de materia m no está aislada en el universo, cada partícula m. producirá, de acuerdo con el noveno principio, el efecto m_k v=> <= m_k' v en otra cantidad de materia m_k', que para mayor claridad podemos suponer igual a m_k pero no perteneciente a la masa m. Al multiplicar ambos miembros de la fórmula precedente, por ½v obtenemos que se origina una energía cinética igual y de sentido contrario. De tal modo que la energía total máxima será:

½v m_k v=> <= ½v m_k' v

½ m_kv² => <= ½ m_k'v² entonces como energía total tenemos:

E=½ m_kv²+½ m_k'v² pero m_k=m_k' y

E=(m_k+m_k') ½v² como m_k+m_k' =2m; E=(2m) ½v² resulta

(2') E=mv²

La energía total, de una cantidad de materia determinada m, resulta proporcional al cuadrado de la velocidad con la que se desintegran las partículas. Si la velocidad es la de la luz, entonces llegamos a la fórmula de Einstein como caso particular (2) E = rnc². Si la velocidad fuese mayor que la de la luz, para partículas aún no descubiertas, entonces la energía total se podría calcular por la (2'). Cosa que seguramente debe suceder con "campos especiales" donde los efectos son apreciables y la cantidad de materia en desintegración, no es posible detectar con nuestros instrumentos.

Ahora podemos pasar, haciendo uso del álgebra, de la mecánica de los quanta a la mecánica ondulatoria.

1. E = hf Por Planck (1).


2. E=mv² Por (2')


3. mv²= h f De la igualdad de la energía,


4. f = v/lamda Fórmula conocida de los movimientos oscilatorios, donde lamda es la longitud de onda


5. mv²= h (v/lamda) Al reemplazar la 4) en la 3).


6. lamda= h/ mv Que es la fórmula de Luis de Broglie.

Estamos convencidos que el trabajo a realizarse con nuestros principios, en la microfísica, nos traerá agradables sorpresas. La explicación intuitiva y clara de la difracción, aplicable a la difracción de los electrones, establecida por Davisson y Germer en 1927, que hacía imposible seguir manteniendo la idea del movimiento rectilíneo, es un elocuente ejemplo de que hay explicaciones claras para los otros inquietantes problemas de la física de nuestros días.

El interior del núcleo atómico no es tan enigmático desde nuestro punto de vista, él puede ser analizado al igual como en el exterior del átomo. Así como se puede determinar la energía con la que salen los fotones de las distintas capas electrónicas, con sus frecuencias bien características, en el interior del núcleo surgen problemas semejantes. Los resultados obtenidos por B. Rosenblun, al medir las velocidades de los corpúsculos alfa liberados por un radio elemento, son un ejemplo de ello. Observó que los que desprendía el radiactinio surgían a las velocidades de: unos a 17.000 km/seg., otros a 16.900 km/seg., otros a 16.800 km/seg. y a 16.500 km/ seg. Es decir, en el radiactinio todo un universo de corpúsculos menores saliendo a distintas velocidades, con diferentes longitudes de onda, ¡órbitas de partículas internas al núcleo atómico! Creemos poder estar un poco más tranquilos frente a estas preguntas: ¿Cómo es posible que los protones nucleares consientan en seguir pegados unos a otros ¿Cómo es posible que no se rechacen mutuamente y todos los núcleos sean espontáneamente explosivos?



6.3. ¿Se justifica nuestro intento? Citemos algunas de las muchas inquietantes preguntas del físico francés Pierre Rousseau en su libro "La conquista de la Ciencia. Podemos hacer receptores de radio de una fidelidad maravillosa, pero no sabemos exactamente qué son ni qué hacen los electrones que se mueven en su interior; tratamos de curar el cáncer con aplicaciones de radio, pero no podemos dar una explicación medianamente aceptable de la acción de los rayos gamma sobre las células vivas. ..Y nos estalla la cabeza cuando el físico sienta muy seriamente afirmaciones tan contradictorias como las siguientes:

El electrón es un corpúsculo <====> El electrón es una onda

La radiación es una onda <====> La radiación es un corpúsculo

Los electrones, al desplazarse <=> Los electrones que giran engendran un <============> alrededor de un núcleo no campo eléctrico <========> engendran un campo eléctrico.

"La primera preocupación del niño a quien acaban de regalar un tren eléctrico es desmontar la locomotora para ver su mecanismo. También a nosotros nos gustaría poder desmontar los fenómenos que tenemos ante nosotros para "verles la cuerda". Desgraciadamente, no podemos conseguir desmontarlos del todo. Se contradicen mutuamente, y esto nos deja una sensación de malestar.Malestar tanto más grave cuanto que la contradicción radica en los hechos y no solamente en nuestra interpretación de los mismos. Ya nos daríamos por muy satisfechos si esta discordancia se manifestase nada más entre dos teorías. Si dos teorías se contradicen, rechazamos una de ellas o incluso las dos e inventamos una tercera. Pero, la difracción de la luz, que nos demuestra su naturaleza ondulatoria, es un hecho; el fenómeno fotoeléctrico, que prueba su naturaleza corpuscular, es otro hecho, y un tercer hecho es la difracción de los electrones, prueba a su vez del aspecto ondulatorio de las partículas.. Evidentemente, cuando coexisten hechos tan contradictorios debe haber una explicación que los englobe a todos. Debe existir alguna hipótesis suficientemente amplia y elevada que nos permita interpretar a la vez el aspecto corpuscular y el aspecto ondulatorio del electrón y del fotón ..- ¡Qué cosa tan extraña! - diremos con asombro -; ¿la microfísica no sigue las leyes tradicionales de la ciencia? Será porque nuestro método es malo y no tenemos derecho a asimilar el espacio y el tiempo del átomo a nuestro espacio y tiempo habituales . Así la física se halla dividida en dos ramas, una de las cuales se halla asentada en principios que la otra rechaza. No se me tachará de parcial si adelanto que tal escisión no contribuye ni mucho menos a proporcionar al espíritu una sensación de satisfacción y claridad. La física clásica, instrumento que sirve para analizar la realidad seccionándola, nos sirve para desmontar una célula viva o una estrella, pero no es capaz de desmontar un átomo ni un electrón. Es algo así como si el cuchillo que empleamos para partir el pan no nos sirviese ya para cortar la carne. Igualmente fastidioso es tener dos físicas distintas, una cuyas aplicaciones son útiles en determinados casos y una segunda que nos vale solamente para otros, y ambas se disputan mutuamente el terreno de manera violenta. Tal antagonismo nos hace levantar los brazos al cielo buscando el modo de reconciliar a ambos adversarios. ¡Qué felices eran -exclamamos- los hombres del siglo pasado, que no conocían más que una sola y única física! Ellos veían el Universo iluminado por una luz neta y su espíritu descansaba tranquilamente sobre la evidencia de las certidumbres adquiridas. Nosotros, por el contrario, nos vemos sometidos al influjo de dos fuerzas contrarias, y comienza a desdibujarse ante nosotros la frontera que separa a lo verdadero de lo falso. La cabeza nos da vueltas y no sabemos a qué sólida roca amarrar nuestra razón. Unificar la ciencia, reconciliar la teoría ondulatoria y la corpuscular, englobar en una síntesis superior las dos tesis adversas, de manera que puedan ser interpretadas igualmente las conquistas experimentales de ambas, esta es la suprema esperanza. ¿Cómo llegar a tal objetivo?" Por las expresiones de Pierre Rousseau, no se puede sacar otra conclusión que no sea la de justificar todos los esfuerzos que se hagan en esta dirección. Si las pretensiones son grandes, ¡las inquietudes de los científicos de hoy, por dar salida a la multitud de fenómenos aparentemente paradojales, son enormes! En este sentido han aparecido diversas teorías, una de ellas es la "Teoría de Heisenberg (1958) ". Al crear su teoría, Heisenberg no siguió a sabiendas la senda de la simple unión de las teorías especificas existentes de los tipos aislados de partículas y campos. Partiendo de lejanas analogías, la basó en el concepto generalizado del campo físico único, del que deberían deducirse matemáticamente las propiedades de todas las variaciones de los campos y partículas. Según se dijo anteriormente, la primera peculiaridad de la nueva teoría consiste en que su campo único no es simplemente continuo, sino que incluye en sí DISCONTINUIDAD. Esto tiene su expresión en que en sus ecuaciones Heisenberg introdujo la "longitud elemental" límite 1 del orden del diámetro del electrón 1E-13 cm., a lo que corresponde también un "intervalo elemental de tiempo" del orden de 1E-24 seg. La constante 1 es la tercera constante mundial universal, junto con la velocidad de la luz c en el vacío y el cuanto de acción h. Las constantes mundiales c y h intervienen en una forma latente en la ecuación: en esta las unidades de medición han sido elegidas de modo que c = 1 y h = l,. ".Esta teoría tiene la ventaja, entre otras, de eliminar la contradicción entre la teoría especial de la relatividad y la teoría cuántica. Sin embargo, se puede apreciar fácilmente, es todo un acornodo "matemático" al mundo físico. "Hace que el universo sea discontinuo". No permite la suposición ni de longitudes ni de tiempos inferiores a los dados ¡La realidad la intuimos que no es así! Hay otras teorías que abusando de la herramienta matemática, pretenden explicar el universo haciendo uso de dimensiones que van más allá de todo lo que podamos intuir.

En nuestro intento, con la Teoría de la Permanencia, modificamos algunos aspectos de la geometría clásica (cuestión que no es el objeto de este trabajo) . Planteamos una geometría que realmente se ajuste al movimiento natural de los cuerpos en el espacio y en el tiempo. El problema de la "incertidumbre de Heisenberg" solamente proviene de nuestra ignorancia pasajera y pronto será remediada con los nuevos enfoques de la microfísica. La aparente comprobación del aumento del tiempo de vida media, del semiperíodo de desintegración de algunas partículas al hacerlas moverse a la velocidad cercana a la de la luz, no contradicen nuestros principios. Estas experiencias están sujetas a condiciones extraordinariamente complejas y además las partículas están allí sometidas a "campos" y a aceleraciones que pueden alterar sus condiciones de "vida media". Terminaremos nuestro trabajo citando a Luis de Broglie, refiriéndose a los intentos de reunificación de las teorías. "El anhelo siempre renaciente de los teóricos de la Física es llegar, a pesar de la complejidad cada vez mayor de los fenómenos conocidos, a construir doctrinas sintéticas cada vez más vastas, cada una de las cuales contiene y completa a todas las precedentes. La historia de las teorías de la luz nos ha suministrado un magnífico ejemplo de éxito, en una rama particular de la Física, de estas síntesis sucesivas. No debe asombrarnos si con frecuencia, el descubrimiento de un nuevo orden de fenómenos viene a derribar, como un castillo de naipes, nuestras más bellas teorías, porque la riqueza de la naturaleza supera siempre a nuestras imaginaciones. Los investigadores son muy audaces al pretender reconstruir con el pensamiento algunas porciones del plano del universo: lo maravilloso es que algunas veces lo han logrado".

Nos han quedado muchos, pero muchos temas apasionantes y capítulos enteros de la física sin tocar, electricidad, magnetismo. . . Esperamos que Ud. halla quedado con la inquietud por explicarse cuánto fenómeno tenga por delante, con nuestros principios con los de otras teorías o con sus propios principios, si es así nos sentiremos felices. Habremos conseguido el objetivo de este libro y, ¡habrá nacido un nuevo Físico!.

Temuco, octubre de 1973.