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JOÃO MAGUEIJO

LA FISICA DE JOÃO MAGUEIJO Velocidad Variable De La Luz

Traducción y Edición Juan Alejandro Álvarez (Documento Original Documental “La física de João Magueijo”)


INDICE 1. La física de João Magueijo.…………………………………………………………………………………… 2. Una mañana con resaca.……………………………………………………………………………….……. 3. Epilogo: Mas rápido que la luz.…………………………………………………………………………….. 4. Conceptos fundamentales.…………………………………………………………………………………… 5. Ilustraciones.………………………………………………………………………………………………………. 6. Biografía……………………………………………………………………………………………………………… 7. Referencias.…………………………………………………………………………………………………………..


1. LA FISICA DE JOÃO MAGUEIJO

Mi nombre es João Magueijo, soy cosmólogo, mi trabajo mi obsesión, es descubrir porque todo funciona como funciona, durante los últimos 20 años he intentado comprender el universo, en el proceso me han llamado anarquista, hereje, extremista incluso tonto. Bienvenidos a este mundo ¡y yo sé que sucedió al comienzo del tiempo! HE PASADO CASI TODA MI VIDA adulta intenta descifrar todos los secretos del universo intentando descubrir las fuerzas que controlan miles y millones de galaxias esta investigación del tiempo y del espacio se llama cosmología, la cosmología es física en una escala supremamente grande, la física de todo el universo, por ende debe contestar algunas cruciales preguntas ¿porque estamos aquí? ¿Hacia dónde vamos? ¿Cómo se originó todo esto? La cosmología moderna responde a estas preguntas con dos palabras Big Bang, la teoría del big bang es la piedra angular de la cosmología un intento sin precedentes de explicar cómo se originó el cosmos pero todavía existen misterios en el núcleo de esta teoría que inquieta a todo el mundo científico en su forma más simple el modelo del big bang sugiere que el universo se originó en un estado increíblemente caliente y denso y que se ha estado expandiendo e enfriando desde entonces, la teoría del big bang no solo explica cómo se originó el universo si no porque se comporta como lo hace justo ahora minuto a minuto segundo a segundo. No podemos reproducir pequeños big bangs en el laboratorio y no estuvimos allí para verlo ocurrir sin embargo los cosmólogos están seguros de que si pasado porque ligeros ecos de esos momentos iniciales aún permanecen en el universo actual, para comprender como se produjeron estos ecos debemos retroceder 13.000.000.000 de años en el tiempo al comienzo de todo, mucho antes de la formación de la tierra hace 4.500.000.000 de años más allá de los 10.000.000.000 de años de vida de una estrella de tercera generación como nuestro sol. Volvemos a la hora cero en que comenzaron el tiempo y el espacio ahora puede comenzar la búsqueda por los orígenes de esos ecos del big bang todo comenzó a 10 -43 segundos después del big bang (eso es cero punto cuarenta y dos ceros y un 1) un periodo de tiempo tan pequeño que no contamos con la tecnología para medirlo ; en ese momento la temperatura era de 10 32 oK eso es infinidad de veces más caliente que el calor emanado por una supernova; cuando una estrella agonizante se vuelve una supernova puede irradiar en pocas semanas tanta energía como la producida por nuestro sol en 10 millones de años, pero eso es solo una pequeña fracción de la temperatura del universo primitivo, a temperaturas tan increíblemente altas la materia es muy densa y está muy concentrada así que la luz no tiene forma de escapar de su influencia, atrapada dentro de la materia los fotones energéticos de luz quedan atrapados entre las partículas de materia compactadas densamente sin poder escapar , a donde sea que giren los fotones la materia bloquea su camino el universo primitivo es completamente opaco nada de luz puede escapar de él, eso es exactamente lo que pasa dentro del sol, el sol es una esfera enorme de más de 1 millón de kilómetros de diámetro formada casi por completo por gases de hidrogeno y helio pero a pesar de


estar compuesta casi exclusivamente por gas el interior del sol es opaco no se puede ver atreves del sol porque la temperatura en su interior es tan alta y su materia tan concentrada que la luz queda atrapada adentro, lo que si podemos es su superficie donde la temperatura baja lo suficiente para que la luz se libere y viaje hacia nosotros exactamente el mismo proceso estaba en funcionamiento en el universo primitivo, por 375 mil años la luz quedo atrapada en la materia pero cuando este universo envejeció y se enfrió la temperatura descendió por debajo de 3000 oK cuando la densidad de la materia ya no es lo suficientemente alta como para atrapar la luz por fin la luz pudo escapar de la materia lo que causo repentinamente una gran explosión, una tremenda explosión de luz liberada la primera luz libre del universo, de ello esta explosión fue tan intensa que esta luz todavía debe estar circulando llevando consigo información, secretos sobre las primeras etapas del universo. Pero si esta luz primordial todavía circula ¿porque no podemos verla? lo único que vemos es oscuridad salpica de estrellas incluso si conseguimos un telescopio solo veremos más oscuridad salpicada de más estrellas y cosas como galaxias montones de galaxias ¿hasta ahí fue el big bang? No es así, la clave para encontrar algo es saber cómo buscar. A ESTA ALTURA sería conveniente pensar como camarones, ¡porque no! Los camarones son parte del universo al igual que las estrellas o las galaxias sujeto a las mismas fuerzas y leyes físicas generales y en lo que a mí respecta no existe aspecto de la cosmología que no pueda ser explicado por cosas cotidianas, los camarones vienen de una gran familia de crustáceos de un lado de la escala hay langostas de medio metro del otro un pequeño kril bebe todos hechos con un mismo modelo con similar comportamiento y sabor (langosta-grande, camarón-mediano, kril-pequeño), así mismo la luz viene de una familia de rayos llamado Espectro Electromagnético de un lado de la escala hay ondas de radio de un kilómetro, y pequeños rayos gama del otro; (rayos gama menor longitud de onda, ondas de radio mayor longitud de onda, la luz visible es el intermedio) todos construidos bajo un mismo modelo con comportamientos similares viajando a la misma velocidad una langosta es básicamente un camarón extendido, una onda de radio es básicamente luz extendida, a medida que el universo se expandió, esa luz primordial del big bang se extendió en ondas de radio, así que si están buscando esos ecos primordiales del big bang no deberían estar buscando luz visible, si no ondas de radio. No podemos ver las ondas de radio nuestros ojos solo perciben una porción del espectro electromagnético la luz visible, pero hay una máquina que nos permite ver estas señales del big bang esta máquina no es una súper computadora de avanzada ni un enorme telescopio en la cima de una montaña remota es algo mucho más común ¡la televisión¡ la televisión nos permite ver y escuchar esa luz extendida, la radiación del fondo cósmico, sé que suena demente, pero el big bang está en un canal ahora mismo. Prendan la televisión en un canal sin señal, cuando lo hagan verán un montón de estática (Fig. 1). Aproximadamente un 1% de esa estática es la radiación de fondo cósmico o CMB (Cosmic Microwaves Background) eso es luz extendida directamente del comienzo del universo, estos son ecos del big bang el suceso más importante jamás ocurrido no en un laboratorio del gobierno ni en un acelerador de partículas si no en el confort de su propio hogar, el big bang y sus ecos hacen parte de nues tra vida


cotidiana. La estática ha estado allí desde el comienzo de la televisión, es solo que no comprendíamos lo que estábamos viendo, ahora la vemos por lo que es señales zumbando, provenientes del comienzo del universo probando que el big bang ocurrió, el descubrimiento de la radiación de fondo cósmico fue crucial para la aceptación de la teoría del big bang como el mejor modelo para explicar el origen del universo pero esas ondas de radio las CMB resultaron tener implicaciones más importantes.

(Fig. 1) Si examinamos las CMB más de cerca, encontramos que posee minúsculas variaciones en su temperatura y si hacemos un mapa con esas variaciones, obtenemos esto (Fig. 2)

(Fig. 2) Es una fotografía del universo bebe, justo después de su nacimiento (big bang), pero para los cosmólogos esta pintura abstracta es el descubrimiento más importante de todos los tiempos se llama mapa W por las siglas en inglés Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (Ondas de Misantropía de Microondas Wilkinson) y nos dejó muy, muy emocionados si estas imágenes hubieran sido de un solo color no estaríamos aquí el universo sería una masa, una sopa completamente uniforme y sin ninguna variación, por el contrario encontramos pequeñas fluctuaciones pequeños bultos que son los planos de las estructuras que aparecieron luego en el universo, galaxias, estrellas y nosotros, como cualquier otro cosmólogo he trabajado mucho tiempo examinando este plano del universo.


De acuerdo a la teoría del big bang no debería existir patrón alguno en la distribución de las diferentes temperaturas en el cielo, pero descubrí que si parecía haber un orden en la disposición de estas fluctuaciones el patrón es tan sutil que solo emerge cuando la complicada imagen del mapa W es descompuesta en una serie de mapas más simples de temperatura (Fig. 3), la teoría del big bang dice que el universo es igual en todas partes y la disposición de los distintos componentes debería ser completamente al azar, pero no lo es, resulta que algunos de estos mapas tienen características en común se alinean en una dirección especial a la cual llame “El eje del mal” lo llame así porque implica que hay una falla en la teoría del big bang alguna gente pensó que estaba viendo cosas que no existían pero el análisis estadístico complejo prueba que estas alineaciones no se debían al azar el eje del mal realmente está presente en los datos nadie sabe con certeza el significado; el significado del eje del mal sigue siendo un misterio quizás sea un error en nuestros instrumentos o quizás sea real y la teoría del big bang no podría explicarlo como demuestran los simples camarones el CMB dio origen a la vida como la primera luz en el universo y gradualmente se extendió en ondas de radio a medida que el universo envejeció el proceso detrás de esta extensión contribuye a aportar la teoría del big bang. La extensión de la luz primordial en ondas de radio ocurre porque el universo se expande, esta expansión es un fenómeno que suele darse por sentado y eso no es suficiente ¿cómo sabemos que en verdad el universo se está expandiendo?

(Fig. 3) La primera explosión de luz producida por el big bang todavía resuena atraves del cosmos 13.500.000.000 de años después, en forma de radio ondas conocidas como CMB (por las cuales es posible el funcionamiento de la radio por ejemplo), la única explicación para esta expansión de ondas de radio es que el universo está en expansión, ¿cómo sabemos que esto es así? La respuesta proviene de la observación reciente de las galaxias, en todas direcciones el cielo está lleno de galaxias y todas las galaxias se están alejando de nosotros ¿es que todo el universo está intentando evitarnos? Somos el centro de esta explosión cósmica; la humanidad siempre ha


tenido la esperanza de que todo gire a su alrededor pero solo hace falta ver el tejido cósmico de mi abuela (Fig. 4) para refutar esto.

(Fig. 4) Cada uno de estos botones representa una galaxia y el tejido entre ellos representa la estructura del espacio pero si yo estiro el suéter mientras me lo pongo el espacio de expande (Fig. 5) llevando consigo a las galaxias, todas terminan mucho más lejanas entre si de lo que estaban las distancias entre los botones han aumentado drásticamente desde una perspectiva universal es muy claro que ninguna de ellas se ha quedado detenida en el centro de la expansión, pero desde el punto de vista de un botón en particular parece como si todas las otras galaxias se hubieran alejado de él dejándolo en el centro de un vacío cada vez más grande; el punto es que el universo se está haciendo más grande la distancia entre galaxias está aumentando y nuestra galaxia no es el centro de esta expansión solo es parte de ella y esta expansión es un prueba más de que el big bang si existió y eso es importante para lo que sigue.


(Fig. 5) Si las galaxias se están apartando quiere decir que en algún momento del pasado estuvieron amontonadas juntas, es como dejar caer un frasco de canicas, pasa de estar apretado en un solo lugar a separarse a una velocidad increíble la dirección y velocidad de las canicas ofrecen información valiosa sobre el momento del impacto, se puede obtener información similar del movimiento y velocidad de las galaxias en nuestro universo si hacemos el camino inverso descubrimos que ese momento en el que todo estaba amontonado sucedió hace 13 mil millones de años momento en el que ocurrió el big bang parece que cuanto más observamos el universo más evidencia encontramos que apoya la teoría del big bang. Al reconocer las CMB como lo que es, luz extendida de las primeras etapas del universo y al comprender que el espacio se está expandiendo los cosmólogos pudieron probar que el big bang es una explicación convincente de porque todo se ve y se comporta como lo hace pero nada es perfecto . COMO CUALQUIER BUENA TEORÍA cosmológica la del big bang no carece de defectos estas fallas provocan uno de los debates más feroces de la cosmología para entender de donde provienen estas fallas debemos remontarnos al comienzo, no al comienzo del universo si no al mío. Nací en Évora Portugal en 1967 me gustaba el chocolate, jugar al futbol y molestar a mi hermana, no me gustaba la escuela ni las espinacas, a dos calles de mi casa vivía otro niño de mi edad llamado Félix, Félix iba a otra escuela jugaba con otros niños y apoyaba otro equipo de futbol aunque nuestra vida comenzó en el mismo pueblo casi a la mismo tiempo nunca nos vimos, justo antes de cumplir cinco años mi familia se mudó de Évora los últimos 40 años Félix y yo hemos llevado vidas totalmente separadas así que si tuvieran que adivinar como se ve Félix ahora que dirían seria demente imaginar que Félix también mide un metro ochenta, pesa 85 kilos y es un profesor de física con ideas supersivas sobre de la velocidad de la luz, y por supuesto no es así. Félix es gordo, calvo y es carnicero actualmente él y yo no tenemos nada en común excepto el hecho de que nacimos en el mismo lugar, es el resultado que uno imaginaria pero esa lógica no parece funcionar en el espacio si el modelo básico del


big bang es correcto los extremos opuestos del universo están tan alejados que la luz y nada vieja más rápido que ella aún no ha tenido el tiempo de viajar entre ellos en los 13 mil millones de años, han estado totalmente desconectados y deberían ser diferentes por completo al igual que Félix y yo; las observaciones sin embargo muestran que son idénticos una característica que el big bang aún no puede explicar es como si Félix hubiera crecido y fuera idéntico a mí a esta resolución inesperada se le conoce con el nombre de “problema del horizonte” y es un problema enorme, de acuerdo con el big bang no hay forma posible de que estas formas distantes del espacio jamás hayan podido intercambiar información de algún tipo están estuvieron y siempre estarán fuera del alcance una de la otra pero sus temperaturas y otras propiedades físicas son demasiado similares para no haber estado en contacto en ningún momento decir que el problema del horizonte es una falla significativa, es subestimarlo, desde el punto de vista de la teoría del big bang es una catástrofe, como quieran llamarlo es uno de los misterios más grandes del universo. EL TRABAJO DE LOS COSMÓLOGOS como yo, es encontrar soluciones a este problema y al mismo tiempo intentar preservar todo lo posible las partes buenas de la teoría del big bang por ejemplo que el espacio el tiempo el universo iniciaron en un estado increíblemente caliente y denso hace 13.500.000.000 de años y que se ha estado enfriando y expandiendo desde entonces ha habido mucho intentos por resolver el problema del horizonte algunos más convincentes que otros uno de los parches más populares del big bang es la “inflación cósmica” y funciona así; tres personas de apariencia extraña son vistas por cámara de seguridad, en tres lugares distintos de la misma cuidad están a kilómetros de distancia pero están cubiertos de la misma pintura naranja brillante (Fig. 6) resulta que hace 10 minutos un globo con pintura cayó del cielo en el centro de la cuidad empapo a todos los que estaban a un metro a la redonda de esta pintura al momento del impacto, se deduce entonces que estas tres personas debieron haber estado próximas al sitio en que cayó el globo, pero hay un problema con esta idea, a paso una persona puede caminar cerca de un kilómetro en 10 minutos y estos individuos están a kilómetros de distancia demasiado lejos para haber estado juntos en el lujar del impacto hace 10 minutos pero están embarrados de pintura de exactamente el mismo color así que deben haber estado allí, esta paradoja es lo que llamamos el problema del horizonte y solo encontrando una solución a este problema podremos comprender porque el universo se ve y se comporta como lo hace, así que, ¿qué aspecto del universo podemos encontrar para solucionar esto?

(Fig. 6)


PARA SALVAR LA TEORÍA del big bang los cosmólogos deben responder el porqué de regiones del universo demasiado alejadas para haber estado en contacto jamás poseen tantas similitudes. Piénselo de esta manera como se explica tres personas cubiertas de la misma pintura naranja que están demasiado lejos para haber estado en el lugar del impacto hace 10 minutos, no podemos cambiar la realidad de estas tres personas ni el hecho de que cayó el globo hace 10 minutos, pero podemos cambiar la velocidad a la que se alejaron del lugar del impacto una aceleración corta pero increíblemente rápida como para alejarse del lugar del impacto justo después de la caída lo explicaría corriendo a kilómetros de allí las tres víctimas recorren una distancia en muy poco tiempo cuando su paso aminora su posición final y velocidad no dan señales de que hayan estado en el lugar del impacto solo la pintura delata la situación del mismo modo algunos cosmólogos creen que el universo primitivo sufrió una aceleración similar justo después del big bang esta modificación a la teoría del big bang se llama inflación cósmica soluciona el problema del horizonte sin arruinar las partes buenas de la teoría, sus seguidores creen que esta expansión repentina del universo no duro demasiado, solo una pequeña y conmensurable fracción de segundo pero en este tiempo el universo se expandió en un factor de por lo menos 10 26 un crecimiento así significaría que los extremos opuestos del universo estuvieron juntos explicando su increíble similitud parece que el problema del horizonte ya está casi resuelto, descorchen la champaña la inflación cósmica ha salvado al big bang de la vergüenza el único problema es que no existe evidencia observacional de esta, ninguna en absoluto, y créanme mucha gente la ha estado buscando. DE EVIDENCIA DE PRUEBAS OBSERVACIONALES la ciencia y su verdadero significado sin ella solo tendríamos teoría, palabras, quizás piensen que sin evidencia observacional a los cosmólogos les costaría aceptar la teoría de la inflación como solución al problema del horizonte, pero dentro de la cosmología, esta teoría útil pero incomprobable ha gozada de amplia aceptación, de hecho si han leído la letra pequeña gran parte de la cosmología es solo teoría; los físicos teóricos como yo no hacemos nada más que jugar un juego de deducción función así; veo a un gato entrando por el extremo de un tubo de desagüe, luego veo entrar a un ratón iluso por el otro extremo, oigo un chillido, un maullido y un crujido, al tener un profundo conocimiento sobre el comportamiento de gatos y ratones puedo deducir una teoría de lo que habrá pasado dentro del tubo a pesar de no haberlo visto mi teoría es que el gato atrapo al ratón que se lo comió y que le pareció muy sabroso, por supuesto al no haber visto lo que paso esto es solo una teoría, cualquier otra persona tiene derecho proponer una teoría opuesta basados en la misma evidencia quizás decidan que el ratón es un luchador quizás noten que el gato salió rengueando y afirmen que el ratón ahuyento al gato y se encuentra a salvo este es el juego; dependerá de quien se interese en proponer la evidencia suficiente que apoye su teoría el debate puede proseguir por años con nueva evidencia que lleve a las teorías hacia un lado u otro.

El comienzo del universo es como el gato dentro del tubo como sucedió hace miles de millones de años no podemos ver que sucedió con exactitud pero podemos usar las


pistas las CMB y la expansión del universo para producir teorías la inflación cósmica es solo una teoría sobre lo que sucedió dentro de ese tubo ; se ha propuesto otras teorías solo para pasar al olvido, de modo que tengo todo el derecho de proponer mi propia solución a este problema y eso fue lo que en realidad hice.


2. UNA MAÑANA CON RESACA PROPUSE UNA SOLUCIÓN después de una de las mejores fiestas a las que jamás fui, la mañana siguiente caminaba sintiéndome con un gran dolor de cabeza y un sabor horrible en mi boca pero mi cerebro funcionaba a toda máquina, nunca se te ocurren buenas ideas en la oficina, no crean lo que les dicen en la escuela, la teoría que concebí ese día único y frio revoluciono el campo de la ciencia, se me ocurrió una nueva solución al problema del horizonte en medio de una jaqueca caminando por fango en medio de la lluvia, si necesitan más pruebas desarrolle algunos aspectos de esta teoría de vacaciones en Goa la llame “velocidad de la luz variable” o VSL aunque algunos de mis colegas pensaron que solo era una tontería (hereje, revolucionario, rufián, rebelde), uno de los pilares de la física moderna es que la luz viajando en el vacío es la cosa más rápida que jamás haya habido y que jamás habrá, nada puede viajar más rápido sin importar cuanto lo intentemos podemos desacelerar un rayo de luz haciéndolo atravesar un medio como el agua o el vidrio pero en el vacío la luz siempre viaja a la misma velocidad 300.000 kilómetros por segundo o 186.000 millas por segundo tan rápido que podría dar 7 vueltas y media al planeta tierra en un solo segundo seguimos obteniendo esta cifra sin importar cuando donde o como la midamos de hecho estamos tan seguros de que esta velocidad es constante que la usamos para definir el metro desde 1983 un metro se define como la distancia recorrido por la luz en el vacío durante 13 millonésimas de segundo esta definición funciona perfectamente si verdaderamente la velocidad de la luz es constante pero no estoy seguro de que siempre fuera de ese modo y fue esta duda la que me alejo de la corriente principal de la ciencia. PARA ENTENDER LA VSL hay que estar preparado para ver la luz de una forma nueva, imaginen la luz como un galgo corriendo por la pista en plena persecución detrás de ese conejo escurridizo sus dueños les dirá que los perros tienen una velocidad máxima porque no pueden ir más rápido sus patas se quebrarían perderían el equilibrio se caerían de hocico contra la pista (jajaja) a medida que el galgo corre por la pista es rodeado por otros perros todos sujetos a la misma velocidad máxima de los perros, pero un día sucede algo que nos sorprende realmente, ¿es un pájaro? ¿Es un avión? No, es súper perro rápido como un cohete viaja a velocidades inimaginables para un perro, solo porque los perros viajan a una velocidad máxima no significa que siempre haya sido así y que siempre lo será y creo que la velocidad de la luz también es variable creo que en el inicio del universo el límite de la velocidad de la luz era mucho más alto permitiendo que la información vuele por todo el universo poniendo todo en contacto (hereje, revolucionario, rufián, rebelde), eso significaría que esos extremos del universo tan remotos pero extrañamente similares núcleo del problema del horizonte estuvieron en contacto una vez gracias a esta luz ultra -rápida sus similitudes quedan explicadas, el problema del horizonte más que ser una simple paradoja se vuelve un resultado natural por supuesto si la luz viaja ultra -rápido poniendo todo en contacto no hay necesidad de que el universo sufra un empujón repentino en su crecimiento para resolver el problema del horizonte la inflación cósmica ya no es necesaria en un universo con VSL, la VSL vuelve redundante a la inflación cósmica y también preserva las partes buenas de la teorías del big bang, pero


esta teoría realmente molesto a mucha gente, en primer lugar a los defe nsores de la inflación cósmica que pasaron toda su vida intentando que su pequeño parche a la teoría del big bang sea aceptada y en segundo lugar a los físicos que quieren que sus constantes sigan siendo constantes y que no podían reconciliarse con el hecho de que quizás estas fueran un poco más flexibles o un poco más acomodadizas, no se puede culparlos por ello, por décadas han usado a la velocidad de la luz como constantes, en cientos de ecuaciones utilizadas para describir aspectos fundamentales del universo, la llamaron C y la han usado para calcular de todo, las transformaciones de Lorentz, campos eléctricos, fuerza de marea y entropía de los agujeros negros, radiación de cuerpos negros, radiación de Hawkins, de todo, así que no es sorprendente que les haya molestado mi sugerencia de que la velocidad de la luz quizás no da una constante especialmente porque si la VSL es correcta incluso la madre de todas las ecuaciones E=mc2 quizás deba ser repensada y eso significaría revisar toda la teoría de la relatividad de Einstein y es por eso que me han llamado hereje, pero no hay nada de malo en tener una nueva teoría, de eso se trata la cosmología. DESPUÉS DE TODO hubo un tiempo en el que la existencia de la luz primordial era solo una teoría hasta que los cosmólogos descubrieron que buscar la radiación del fondo cósmico siempre estuvo allí en nuestras narices y resulto contener pistas esenciales sobre las primeras etapas del universo, el descubrimiento de que todas las galaxias se estaban alejando de la tierra probo que el espacio se estaba expandiendo junto con la información contenidas en las CMB, estas pruebas suficientes para hacer de la teoría del big bang la mejor explicación y la más acertada de porque nuestro universo se ve y se comporta así, la complicación más grande, es el problema del horizonte la falla fatal en la historia del universo y el estímulo para nuevas ideas revolucionarias como la inflación cósmica o la VSL ahora es el momento de que mi teoría de la velocidad variable de la luz compita con todas las demás teorías concebidas para solucionar el problema del horizonte entonces lo que debo hacer es encontrar evidencia las observaciones que comprobaran o refutaran esta teoría las pistas que necesito están allí afuera en algún lugar del cosmos, quizás estén más cerca de lo que jamás imagine solo tengo que saber dónde buscar.

Pero ¿y si no funciona? no importa tengo un millón de ideas más.


3. EPÍLOGO: MÁS RÁPIDO QUE LA LUZ EN EL MOMENTO en que entrego este libro a la imprenta, nadie sabe aún si la teoría de la velocidad variable de la luz es correcta o no. Tampoco se sabe en cuál de sus diversas encarnaciones se presentará si resulta correcta ni cuáles serán sus consecuencias más inmediatas. ¿Afectará más a la cosmología, a la teoría de los agujeros negros, a la astrofísica o a la teoría cuántica de la gravedad? Las pruebas empíricas actuales en su favor -los descubrimientos de John Webb y sus colaboradores, los resultados obtenidos a partir de las super novas y los rayos cósmicos ultra energéticos dan lugar a la polémica. No obstante, aun si esas observaciones resultan ser ilusiones originadas en errores experimentales, algunas de estas teorías perdurarán aunque en su conjunto la cuestión se vuelva menos apasionante. Puede ser, además, que a la vuelta de la esquina se hagan observaciones nuevas que pueden apoyarla o refutarla. No hay nada definitivo al respecto. Me preguntan a menudo si esta situación me pone nervioso y si la refutación de la teoría sería humillante para mí. Siempre respondo lo mismo: no hay ninguna humillación en el hecho de que se descarte una teoría ideada por nosotros. Semejante circunstancia forma parte de la ciencia. Lo importante es concebir ideas nuevas, hacer el intento, y eso es precisamente lo que hice, cualquiera sea la suerte de la VSL. He procurado ampliar las fronteras del conocimiento lanzándome a esa zona gris en la cual las ideas todavía no se pueden calificar de correctas ni de erróneas pues son meras sombras de "posibilidades". Me he zambullido en las oscuras aguas de la especulación, participando así de la gran novela de misterio que se menciona en La física, aventura del pensamiento, obsequio inapreciable que me hizo mi padre hace tantos años. Nunca lamentaré lo que he hecho.


4. CONCEPTOS FUNDAMENTALES Cosmología: Es el estudio del universo en su conjunto, en el que se incluyen teorías sobre su origen, su evolución, su estructura a gran escala y su futuro. Big Bang: En cosmología física, la teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión es un modelo científico que trata de explicar el origen del Universo y su desarrollo posterior a partir de una singularidad espaciotemporal. Técnicamente, este modelo se basa en una colección de soluciones de las ecuaciones de la relatividad general, llamados modelos de Friedmann- Lemaître - Robertson - Walker. El término "Big Bang" se utiliza tanto para referirse específicamente al momento en el que se inició la expansión observable del Universo (cuantificada en la ley de Hubble), como en un sentido más general para referirse al paradigma cosmológico que explica el origen y la evolución del mismo. Supernova: Este término fue utilizado desde la antigüedad para indicar la explosión de una estrella blanca y pequeñas en sus capas externas, las cuales producen una luminosidad que puede aumentar 100.000 veces su brillo original. Esta luminosidad dura unos pocos días y, en ocasiones, puede ser observada a simple vista desde la tierra. Al ver un nuevo resplandor en el cielo. En el mes de agosto de 1975, apareció una nova que pudo ser observada a simple vista desde la tierra, durante algunos días. Esta nova surgió de la explosión de una gigante roja. Espectro electromagnético: Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. CMB: En cosmología, la radiación de fondo de microondas (en inglés: cosmic microwave backgroundo CMB) es una forma de radiación electromagnética descubierta en 1965 que llena el Universo por completo. También se denomina radiación cósmica de microondas o radiación del fondo cósmico. Se dice que es el eco que proviene del inicio del universo, o sea, el eco que quedó de la gran explosión que dio origen al universo. Tiene características de radiación de cuerpo negro a una temperatura de 2,725 K y su frecuencia pertenece al rango de las microondas con una frecuencia de 160,2 GHz, correspondiéndose con una longitud de onda de 1,9 mm. Muchos cosmólogos consideran esta radiación como la prueba principal del modelo cosmológico del Big Bang del Universo. WMAP: La Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, su misión es estudiar el cielo y medir las diferencias de temperatura que se observan en la radiación de fondo de microondas, un remanente del Big Bang. Fue lanzada por un cohete Delta II el 30 de


junio de 2001 desde Cabo Cañaveral, Florida, Estados Unidos. El objetivo de la misión WMAP es comprobar las teorías sobre el origen y evolución del universo. Es la sucesora del COBE y entra dentro del programa de exploradores de clase media de la NASA. Eje del mal: Según el modelo estándar, el universo es isótropo, esto es, más o menos igual en todas partes. Sin embargo en 2005, Kate Land y Joao Magueijo del Imperial Collage de Londres detectaron un curioso patrón en el mapa del fondo de microondas (Cosmic Microwave Background, CMB) creado por el satélite WMAP de la NASA. Parecía mostrar que algunos puntos fríos y calientes en el CMB no estaban distribuidos al azar, como se suponía, sino alineados en lo que Magueijo denominó “el eje del mal”. Dos estudios posteriores han confirmado la existencia del eje del mal. Po r una parte Husemékers de la Universidad de Lieja encontró que en 355 quásares analizados, cuanto más cercanos al eje la polarización estaba más ordenada de lo previsto. Tomados en su conjunto, los ángulos de polarización parecen formar un sacacorchos alrededor del eje. Por otro lado, el análisis de 1660 galaxias espirales llevado a cabo por Longo de la Universidad de Michigan mostró que los ejes de rotación de la mayoría de las galaxias parecen alinearse con el eje del mal. La probabilidad de que esto ocurra al azar es menor del 0,4%. Problema del horizonte: es una dificultad de los modelos cosmológicos de tipo Big Bang (Gran explosión). En dichos modelos no existe manera de explicar por qué a gran escala, en cuanto a distribución de materia y energía, nuestro universo parece uniforme y homogéneo, si se tiene en cuenta que entre sus partes no ha podido establecerse equilibrio térmico. No existe acuerdo acerca de cómo resolver dicha dificultad. Una posibilidad hipotética es la teoría de inflación cósmica. Inflación cósmica: es un conjunto de propuestas en el marco de la física teórica para explicar la expansión ultrarrápida del universo en los instantes iniciales y resolver el llamado problema del horizonte. Velocidad de la luz: La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor 299.792.458 m/s (aproximadamente186.282,397 millas/s) (suele aproximarse a 3·10 8 m/s), o lo que es lo mismo 9,46·10 15 m/año; la segunda cifra es la usada para definir al intervalo llamado año luz. Se simboliza con la letra c, (en español celeridad o rapidez), y también es conocida como la constante de Einstein. VSL: establece que la velocidad de la luz en el vacío, la que usualmente se anota , puede no ser constante en algunos casos. En la mayoría de las situaciones que estudia la física de la materia condensada , la luz efectivamente tiene una velocidad menor cuando viaja a través de un medio.[cita requerida] Los fotones virtuales de algunos cálculos en la teoría cuántica de campos pueden también viajar a una velocidad diferente en distancias cortas. Sin embargo ello no implica que algo pueda viajar más rápido que la


luz. Aunque usualmente se cree que no se puede atribuir significado alguno a una cantidad dimensional, como lo es la velocidad de la luz variable en el tiempo (contrariamente a los números adimensionales, como la constante de estructura fina), la velocidad de la luz también varía en algunas controvertidas teorías cosmológicas, lo que cambia los postulados de la relatividad especial. Ello, empero, implicaría que se debe re-escribir mucho de la física moderna para re-emplazar los sistemas actuales que dependen de un valor de constante. Esta hipótesis es la base de una nueva teoría cosmológica que se basa en la idea de que la velocidad de la luz era mayor en los primeros momentos tras el Big-Bang. Esto implica renunciar al principio de conservación de la energía. Según la teoría, la energía se crea y se destruye mediante el trasvase de energía entre el vacío y la materia. Al pasar la energía desde el vacío a la materia aumenta la velocidad de la luz, y cuando la energía pasa de materia al vacío, la velocidad de la luz disminuye. Esta hipótesis también resuelve el problema de la planeidad, y explica las mediciones actuales según las cuales se está acelerando la expansión del Universo, debido a que la teoría predice que la energía del vacío (lamdba λ) provocaría una fuerza de repulsión entre las masas. Resulta una hipótesis atractiva desde un punto de vista teórico que se complementa con indicios encontrados recientemente y que sugieren que, si bien la velocidad de la luz es constante y no depende de la velocidad del foco emisor o del receptor, el valor de esta constante ha sufrido variaciones a lo largo de la historia del Universo. Relatividad: La teoría de la relatividad está compuesta a grandes rasgos por dos grandes teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo. La primera teoría, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento. La segunda, de 1915, es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana pero coincide numéricamente con ella en campos gravitatorios débiles. La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios. No fue hasta el 7 de marzo de 2010 cuando fueron mostrados públicamente los manuscritos originales de Einstein por parte de la Academia Israelí de C iencias, aunque la teoría se había publicado en 1905. El manuscrito tiene 46 páginas de textos y fórmulas matemáticas redactadas a mano, y fue donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusalén en 1925 con motivo de su inauguración.


5. ILUSTRACIONES

Cosmología

Singularidad del tiempo y del espacio de la teoría del Big Bang


Supernova

Microondas de fondo c贸smico y sus variaciones t茅rmicas (Mapa W)


Problema del horizonte

La luz solar tarda aproximadamente 8 minutos 19 segundos en llegar a la Tierra.


6. BIOGRAFIA João Magueijo (1967, Évora, Portugal) es un cosmólogo y profesor en física teórica en el Imperial College de Londres.

Es el principal valedor de la teoría cosmológica sobre la velocidad de la luz variable, que propone que la velocidad de la luz fue mucho mayor en los inicios del Universo. Se presenta como una alternativa a la teoría más aceptada de la inflación cósmica. El modelo fue propuesto por primera vez por John Moffat, científico canadiense, a comienzos de los años 1990. Sin embargo fue ignorado por todas las revistas científicas y nunca llegó a ser publicada. La idea se le ocurrió a Magueijo cuando una mañana, después de haber estado borracho toda la noche, salió a correr para mitigar los efectos de la resaca. Según la teoría la velocidad de la luz seguiría siendo el tope máximo al cual un objeto podría acelerar, pero podría tener distintos valores en distintas regiones y épocas del universo. Algunas de las cuales podrían ser mayores al valor establecido por la teoría general de la relatividad. A diferencia de la teoría inflacionaria, ésta puede generar predicciones, que, de cumplirse, podrían ayudar a asentar una mayor confianza en el paradigma que plantea. Permite asimismo resolver algunos problemas como el de la homogeneidad, pues en principio no se puede explicar la homogeneidad del universo. Al ser la velocidad de la luz mayor en la época de Planck las distintas regiones del universo primigenio que de otro modo estarían desconectadas, se conectan por el flujo hiperveloz que implica una velocidad de la luz mayor (posiblemente casi infinita durante ese tiempo). Por tanto, esto resuelve la contradicción que implica un universo primigenio fragmentado en regiones y una evolución homogénea del universo que sería imposible por simple casualidad. Alguna de las teorías de velocidad de la luz variable creadas por Magueijo (puesto que ha formulado varias alternativas) permite explicar la existencia de rayos cósmicos de energía ultra alta, cuya existencia empíricamente comprobada es difícil de justificar, si no imposible, mediante las teorías actualmente más aceptadas. El Observatorio Pierre Auger está actualmente dedicado principalmente a la tarea de detectar dicho tipo de sucesos.


Magueijo se doctoró en la Universidad de Cambridge y fue premiado como miembro investigador del St John's College de Cambridge, galardón previamente otorgado a Paul Dirac y Abdus Salam. Desarrolló un documental en el canal cultural Discovery Channel "La Física de João Magueijo" y escribió un libro llamado “Faster Than The Speed Of Light” (Más Rápido Que La Velocidad De La Luz).


7. REFERENCIAS Y WEBGRAFIA

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http://en.wikipedia.org/wiki/Variable_speed_of_light

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http://issuu.com/elkin14200/docs/mas_rapido_que_la_velocidad_de_la_luz

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Albrecht and Magueijo; "A time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles" http://arxiv.org/abs/astro-ph/9811018

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http://www.youtube.com/watch?v=km6uGewmBCE

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http://es.wikipedia.org/wiki/Jo%C3%A3o_Magueijo


La fisica de joao magueijo