2 Resumen
La existencia de los seres vivos sobre la tierra depende de la gravitación universal; gracias a ella los planetas, estrellas, galaxias y constelaciones se mantienen organizados siguiendo un orden en el espacio sideral. De no existir la gravitación universal el universo sería un caos de cuerpos deambulando unos por encima de otros.
La gravedad ha sido interpretada por diferentes científicos ya sea como fuerza, ya sea como curvatura pero aún existen muchos vacíos sobre su conocimiento. A pesar de ser un fenómeno tan grande la ciencia no ha podido comprobar de qué naturaleza es y cuál es su origen.
En este trabajo de investigación se enfoca el fenómeno gravitatorio de otra manera de tal manera que se descubre su naturaleza y origen interpretándole como un fenómeno mecánico sencillo y fácilmente explicable.
Palabras clave: Gravitación universal, física, química, gravedad, ciencia, investigación, Newton, Einstein, espacio-tiempo.
Abstract
The existence of living beings on earth depends on universal gravitation, thanks to herplanets, stars, galaxies are kept organized in a certain order in outer space. In the absence of universal gravitation, the universe would be a chaos of bodies wandering over eachother.
Gravity has been interpreted by different scientists either as a force, either as curvature but there are still many gaps of their knowledge. Despite being as big a phenomenon science has not been able to prove what nature is and what is its origin.
In this research sets the gravitational phenomenon otherwise so that we discover their nature and origin interpreted as a simple mechanical phenomenon is easily explained.
Keywords: universal gravitation, physics, chemistry, gravity, science, research, Newton, Einstein, space-time.
3 1.- Introducción Vivimos inmersos en la realidad de la vida cotidiana, donde participamos en actividades diversas, compartimos cosas y somos testigos de diferentes situaciones. Estas realidades nos mantienen absortos y ocupan en la mayoría de los casos el ciento por ciento de nuestra atención. Sin embargo existe otra realidad, que a pesar de que no está presente en nuestras mentes constantemente, sin embargo es tan real como el comer, como el conversar, como el caminar. Vivimos pegados sobre una esfera que gira a enormes velocidades alrededor de una estrella, la cual gira alrededor de un centro galáctico, a cientos de miles de kilómetros por hora y esta galaxia gira alrededor de un cúmulo que se expande a velocidades extraordinarias y que cada vez mas acelera su velocidad. Esta es una realidad que si bien no la tenemos presente, pero es tan real como las primeras. Somos viajeros en una nave llamada tierra, bajando por un universo infinito, sin un rumbo fijo, no sabemos hacia donde se dirige la nave tierra. Pero, ¿por qué entre tanta inmensidad, entre tantos astros, entre tantas estrellas, que se mueven a grandes velocidades, existe una organización, existen estructuras, que en cierto sentido parece que se respetan entre si. ¿Por qué nuestro planeta gira guardando un orden dentro del Sistema Solar?. Estas maravillas se dan porque existe cierta fuerza que tiene largo alcance, la llamada Fuerza de Gravedad. Gracias a esta fuerza los astros se mueven por el Universo respetando una organización, y a través de los años que la humanidad ha aparecido sobre la tierra, ha mantenido nuestra nave espacial sin sufrir sobresaltos que amenacen nuestra existencia. ¿Qué es la gravedad?, ¿dónde se origina?, son preguntas claves, cuyas respuestas debemos saber todos, porque gracias a ello podemos disfrutar de los días, de las noches, de los cielos nublados, cielos despejados y azules, los soles cálidos del verano y sus vientos frescos. Esta pequeña obra trata en alguna forma de contestar a estas preguntas y a través de análisis inductivo deductivo, partiendo de cosas reales que vemos y experimentamos a cada momento nos adentra en nuevos planteamientos que rompen muchos esquemas que se han tenido por verdades. Kepler, Newton y Einstein son los forjadores de nuestros conocimientos sobre el fenómeno gravitacional. Utilizando su teoría de la gravedad, Newton supo describir perfectamente el movimiento de los cuerpos celestes, en especial del Sistema Solar. Sin embargo no pudo completar esta teoría al no explicar la naturaleza y causa de ¿cómo? se produce esta fuerza tan espectacular que mantiene al Universo organizado. Algunos autores expresan esta situación de la siguiente manera: "Al formular su célebre ley de la gravitación universal, Newton planteó ante la ciencia una pregunta profundísima: ¿qué es la gravitación, cual es su naturaleza, cómo se transmite la interacción entre las masas gravitatorias?
4 Lo que hizo Newton fue solamente describir la gravitación. Surgió la necesidad de explicarla." 1
El mismo Newton tuvo claro esta situación, como lo expresa en la cita siguiente:
"Es inconcebible que la materia inanimada y bruta pueda operar e influir, sin la mediación de alguna otra cosa que no sea material, sobre la materia sin un contacto mutuo, como debe suceder si la gravitación, en el sentido de Epicuro fuese esencial e inherente a ella. Y esta es una razón por la cual yo desearía no tener que adscribirme la gravedad innata. El que la gravedad deba ser innata, inherente y esencial a la materia, de modo que un cuerpo pueda actuar sobre otro a distancia a través del vacío, sin la mediación de ninguna otra cosa, de modo que mediante él y a través de él su acción y fuerza pueda transformarse de un cuerpo a otro, es para mí un absurdo tan grande que no creo que haya ninguna persona competente en temas filosóficos que pueda nunca coincidir en ello." 2
Como vemos el tema del intermediario entre dos masas que gravitan fue planteado ya por Newton, quien utilizando su lógica dio por descontado que ese intermediario debía ser la nada. Newton concentró su portentosa labor matemática alrededor de un sólo hecho, la descripción de la fuerza gravitatoria, pero no logró mayor cosa con respecto a explicar la naturaleza de dicha fuerza. Esta falencia estuvo dada por las limitaciones históricas. En aquellas épocas predominaba la concepción llamada "acción a distancia", es decir que un cuerpo podía atraer a otro sin que medie nada entre los dos, como nos detalla la siguiente cita bibliográfica:
"Y las fuerzas gravitacionales, durante largo tiempo, se figuraban precisamente como una especie de cadena asombrosa sin un solo eslabón. En la ciencia esto se denomina acción a distancia, o sea, acción sin entrar en contacto, sin cualesquiera intermediarios. Cabe decir sin ambages que aunque los físicos, en algunos períodos, "se acostumbraban" a la acción a distancia, encontrándola incluso cómoda, sin embargo, los científicos nunca podían avenirse al hecho de que dos cuerpos eran capaces de arrastrar o empujar uno a otro a través de un espacio absolutamente exento de algo (o bien -y éste es ya otro polo- lleno de cualquier cosa). Las búsquedas de un intermediario durante las interacciones gravitacionales comenzaron, de hecho, simultáneamente con la aparición en la ciencia de las primeras conjeturas sobre estas fuerzas. También el propio Newton comprendía con plena claridad toda la profundidad de este problema físico.." 3
….."lo que lo manifestó en la carta a Bentley: "Considero un absurdo admitir que un cuerpo el cual se encuentra a cierta distancia de otro cuerpo puede actuar en éste a través del espacio vacío sin ningún intermediario. Debido a ello, la gravedad debe originarse por un agente que actúa continuamente y conforme a leyes determinadas"….La cuestión sobre la naturaleza de este agente quedó sin resolver." 4 1 2 3 4 TIPLER, Paul. Física I. Editorial Reverte S.A, Barcelona, España. Pág.106,107. GRIGORIEV,G,G.MIAKISHEV.. Obra.cit. Pág.75 Fuerzas en la Naturaleza. Editorial MIR, Moscú . 1986 GRIGORIEV,G,G.MIAKISHEV.. Obra.cit. Pág.77 Fuerzas en la Naturaleza. Editorial MIR, Moscú . 1986 GRIGORIEV,G,G.MIAKISHEV.. Obra.cit.
TREFIL, James. El Panorama Inesperado. Biblioteca Científica SALVAT. Págs. 32-33. 5 La cita es bien clara; si bien los científicos incluidos Newton veían cómodo tratar los fenómenos físicos del movimiento de planetas, sin tomar en cuenta la existencia de un intermediario, sin embargo, tenían la intuición de que debía existir un agente. Según Newton la gravedad debía originarse por un agente que actúa continuamente, conforme a leyes determinadas. Agente que no logró encontrarlo. Actualmente el problema del origen y naturaleza de la gravedad ha sido abordado por la Física de Partículas. Según esta ciencia, se explica la naturaleza de la gravedad desde el punto de vista cuántico lo que le ha llevado ha establecer la existencia de ciertas partículas intermediarias llamadas Gravitinios y Gravitones. Estas partículas serían de existencia fugaz, causantes de llevar la fuerza de gravedad de una masa a otra. Sin embargo de las grandes inversiones en estas investigaciones no se ha llegado todavía a concretar una teoría definida y coherente. En la búsqueda de una teoría que explique desde el punto de vista cuántico la Gravedad, es decir que unifique la Mecánica Cuántica con la Gravedad, se cuenta el mismo Einstein, quien encontró grandes dificultades al final de su vida en cuanto a lograr esta teoría de campo unificado. Veamos como lo expone Trefil: "El hecho de que una persona de la capacidad de Einstein pudiera pasarse treinta años (30 años) en la infructuosa búsqueda de una teoría unificada de campo se consideró una indicación muy convincente de que una teoría así simplemente no existía y de que la naturaleza tenía que explicarse en función de cuatro fuerzas fundamentales, pero distintas". 5 Einstein demoró aproximadamente 10 años en elaborar sus teorías de la Relatividad, pero se tardó 30 años estudiando la forma cómo unificar la gravedad con la mecánica cuántica, sin lograrlo hasta que le sobrevino la muerte. Actualmente se sigue buscando afanosamente una teoría que unifique las fuerzas que rigen el Universo y que explique la gravedad con una naturaleza cuántica, pero las teorías elaboradas a la fecha exigen experimentos donde se produzcan energías similares a las que se dan en el Sol o en los primeros instantes del llamado Big-Bang; encontrándose en un callejón sin salida, por cuanto obtener en nuestro planeta tales energías es por lo menos imposible en unos cuantos miles de años. Las teorías de unificación en general han recibido un rotundo rechazo, cuando no son posibles de comprobación por los enormes gastos requeridos, tal es el caso de lo que ha sucedido recientemente con el Supercolisionador (SSC), en EEUU, como nos dice la siguiente cita: "Un acelerador del tipo del SSC que llegase al dominio de energías de la gran unificación debería tener una circunferencia de un billón de kilómetros; a la luz le llevaría un mes recorrer esa distancia. Un colisionador capaz de sondear el infinitesimal campo de la gravedad cuántica habría de tener un perímetro de mil años-luz. El sistema solar entero mide un día- luz" 6 5 6 INVESTIGACION Y CIENCIA. Abril 1994
6 Esto significa que la física moderna ha llegado a un callejón sin salida: mantener su enfoque actual le ha puesto frente a un imposible de comprobación: el no poder construir su supercolisionador; por ello la alternativa es buscar nuevos enfoques que saquen a la ciencia de la crisis actual, como lo expresa la siguiente cita:
"..Creo que debemos aceptar que nuestro conocimiento de la gravitación a largo alcance es por fuerza tentativo y que la apertura mental debe estar a la orden del día"…."debemos buscar activamente nuevas teorías de la gravitación. Ello requiere no sólo energía e imaginación sino también coraje.". 7
Esta energía y coraje es lo que se necesita, como en determinadas épocas de la historia para sacar de la crisis en la que se mantiene estancada a la Física Moderna.
El trabajo que presentamos pretende delinear un planteamiento que nos explique hasta cierto punto el origen y naturaleza de esta fuerza tan grande que es la gravedad y concretar principios que nos lleven hacia una nueva teoría.
2.- Metodología :
Hipótesis:
La Atmósfera de un Planeta, de una Estrella, de un Agujero Negro, de un Pulsar Orbital constituye el espacio-tiempo curvo material, dinámico que gira gracias al movimiento circular del astro que rodea y que se traduce en una Fuerza Centrípeta- Gravitatoria sobre astros cercanos.
Según esto la gravedad pasa a ser un efecto físico mecánico-dinámico común y corriente, ejercido por la materia fácilmente detectable; y al introducir el factor Frecuencia del Movimiento Circular Uniforme sobre su Eje en la fórmula tradicional eliminamos la necesidad de más masa en el Universo, descartando el llamado "misterio de la masa faltante", ya que las descomunales velocidades del Movimiento Circular explicarían claramente la fuerza gravitatoria necesaria para la integración de Cúmulos y Supercúmulos de Galaxias. Por ello nuestra propuesta matemática se resume a lo siguiente: (!1.!1) .( !2.!2) r² ! = !
F = Fuerza de Gravedad ; m = Masa; G = Constante f = Frecuencia del M.C.U ; r² = Distancia
7 DYSNEY, Michael. El Universo Oculto. Pág. 183.
7 Donde el elemento dinámico lo constituyen las Frecuencias del Movimiento Circular de las masas. A diferencia de la consabida expresión matemática de Gravedad planteada por Newton según la cual: ! = ! !1 .!2 r² Donde se considera a la masa de los cuerpos, que es un elemento estático, inerte, como factor determinante de la fuerza gravitacional.
3.- Observación de hechos experimentales
3.1.- Observación de correlaciones en el sistema solar:
Existe cierta correlación entre la duración de una vuelta que demora un planeta alrededor del Sol, con la velocidad que imprime al recorrerla. Esta correlación, nos permite deducir un aspecto mecánico dinámico que interviene en este movimiento.
Cuadro Nº 1
8 A mayor separación del sol menor velocidad de traslación. Esto nos permite deducir que según nuestro modelo los planetas cercanos al sol están sometidos a una mayor influencia de su rotación por ello reciben mayor velocidad en cambio los planetas mas alejados reciben menor influencia de la fuerza de rotación solar de allí se explicaría esta diferencia entre las velocidades de traslación de los planetas. 3.2.- Observación de fenómenos físicos en un vehículo en movimiento: Diariamente ejecutamos una serie de actividades que las realizamos mecánicamente por la constante repetición. Esta es la situación que se presenta cuando cualquier persona u objeto viajan en un vehículo. Veamos cuáles son sus experiencias: Primer Caso: Si una persona viaja en un automóvil a una velocidad considerable y de pronto realiza un frenado brusco. ¿Qué sucede? Siente que "algo" actúa sobre ella obligándola a inclinarse en la dirección que sigue el vehículo, causa esta de muchos accidentes, por lo cual se han inventado los cinturones de seguridad. Segundo Caso: Cuando una persona viaja en un transporte público y al llegar a su parada no espera que se detenga totalmente, sino que se baja del vehículo en movimiento. ¿Qué siente? Siente "algo" que actúa sobre ella obligándola a seguir corriendo en la dirección que sigue el vehículo. Tercer caso: En un automóvil que se moviliza aceleradamente en dirección horizontal, viaja una persona junto a un objeto esférico. La persona sujeta al objeto y lo deja caer libremente del vehículo en movimiento. ¿Qué se observa? El observador deja caer del vehículo en movimiento un objeto esférico y observa que el mismo le sigue al vehículo, con gran velocidad.
9 Se observa que el objeto cae al suelo y luego como si fuera empujado por "algo" continua movilizándose con gran velocidad en la dirección . Cuarto caso: En el mismo vehículo y con la misma aceleración la persona sujeta el objeto al extremo de un tubo y lo mueve en dirección contraria a la que sigue el vehículo, es decir la persona aplica su fuerza sobre el objeto a través del tubo. Esta fuerza es en dirección contraria al desplazamiento del vehículo. A continuación la persona deja caer el objeto, ¿Qué sucede?. Se observa que al caer el objeto al suelo y como si fuera empujado por "algo" continua movilizándose en la dirección del vehículo y continuaría indefinidamente si se desplazaría por una superficie lisa, pero al desplazarse por una superficie irregular llega un momento en que se detiene. Una variante de este Cuarto Caso se presenta si la persona en el vehículo en movimiento toma con su mano el objeto y lo lanza con fuerza en la dirección contraria al desplazamiento del vehículo ¿Qué se observa?. Se observa que de igual manera el objeto inicialmente se aleja en dirección contraria al desplazamiento del vehículo, pero llega hasta cierta distancia y luego como si fuera empujado por "algo" continua con gran velocidad la trayectoria del vehículo . Este efecto se da aunque el experimento se lo realice en cualquier tipo de relieve, es decir ya sea plano, bajada o subida. El observador valiéndose de una barra empuja hacia atrás el objeto esférico imprimiéndole una fuerza, lo deja caer y luego observa que el objeto sigue moviéndose en la misma dirección que sigue el vehículo en el que viaja a gran velocidad. El observador viajando en el vehículo a una velocidad considerable, lanza con la fuerza de su brazo el objeto esférico en dirección contraria al desplazamiento del vehículo y luego observa que dicho objeto sigue al vehículo con gran velocidad como si fuera halado por una fuerza invisible . Este fenómeno físico es similar a cuando el observador de pie sobre la tierra lanza el mismo objeto hacia arriba y este cae por efecto de la misma fuerza.
10 ¿Qué análisis podemos hacer de estos cuatro casos? Cuando la persona hace el frenado brusco, o cuando se baja del vehículo en movimiento siente "algo" que le empuja, que le obliga a continuar moviéndose en la misma dirección del vehículo ¿Qué es ese “algo”? El hecho de moverse, constituye un trabajo.. ¿Qué le puede obligar a realizar un trabajo? Un trabajo, una acción es producto de una fuerza. Una fuerza es una magnitud física que se manifiesta con la ejecución de un trabajo, o de una acción; por lo tanto ese “algo” que siente la persona, es una fuerza que la adquiere al viajar en el vehículo. Esta fuerza (F) esta dada por la masa (m) del cuerpo de la persona multiplicada por la aceleración (a) con que se desplaza el vehículo, es decir mientras más rápido se desplaza el vehículo mayor será la fuerza que soporta sobre sí la persona. ! = ! .! Igual cosa sucede con el objeto esférico, al dejarlo caer del vehículo o lanzarlo hacia atrás, es obligado por un "algo" a continuar movilizándose en la dirección que sigue el vehículo. Ese "algo", es una fuerza, cuya intensidad depende de la rapidez que ha adquirido el vehículo. Estos análisis nos permiten concluir que: – En un vehículo en movimiento, los cuerpos que viajan en su interior, adquieren una fuerza dada por su masa y la aceleración con que se moviliza el vehículo. – La fuerza que adquieren está dirigida en la misma dirección en que se mueve el vehículo. – Esta fuerza y su dirección se conservan en los cuerpos, a pesar de que éstos abandonen el vehículo. -¿De qué naturaleza es esta fuerza?.. la fuerza es de carácter físico-mecánico. -¿Por qué se produce esta fuerza?…Se produce por la acción del vehículo en movimiento. Este fenómeno observado en la naturaleza, se repite en diferentes circunstancias, lo que nos permite sintetizarlo en una ley: Todo cuerpo que viaja en un vehículo en movimiento adquiere una fuerza y dirección dadas por su masa y la aceleración con que se desplaza el vehículo. Fuerza y dirección que se conservan una vez que el cuerpo abandona el vehículo. En los cuatro casos que hemos descrito la dirección de la velocidad es horizontal por lo que la dirección de la fuerza generada también es horizontal. Tenemos a continuación dos casos muy especiales en donde dos vehículos por demás singulares tienen un movimiento en dirección rotativa. Veamos los casos mencionados:
11 Quinto Caso: Una persona viaja junto a un objeto esférico en un vehículo muy singular que constituye una masa de aire en rotación llamado Tornado; este tiene una Aceleración de Rotación máxima (según la escala de Theodore Fujita), de 500 Km/h. La dirección del movimiento de la masa de aire y por tanto de la persona y del objeto que viajan volando, es hacia el centro del Tornado. La persona sujeta el objeto con su mano y lo lanza horizontalmente en dirección contraria al centro , es decir hacia fuera del Tornado. El objeto se aleja hasta cierta distancia y luego regresa al lugar donde estuvo, como si "algo" le atrajera hacia su ubicación anterior. Ese "algo" mencionado lo constituye una fuerza atractiva que se genera como producto del movimiento de la masa de aire, fuerza que es la causante de que la persona y el objeto se mantengan rotando y que es causante de que árboles, casas, animales, etc..sean absorbidos al paso de los tornados por cualquier lugar. Esta fuerza atractiva está directamente en relación del movimiento de la masa de aire, es decir a mayor movimiento mayor fuerza y menor movimiento menor fuerza. Esta relación es tan real, hasta el punto de que cuando desaparece el movimiento desaparece la fuerza destructiva de los Tornados. Sexto Caso: La Tierra es un astro que ha sido estudiado ampliamente por ser la morada del hombre. Este astro no ha sido siempre como lo es hoy, sino que a través de un proceso largo, luego de transformaciones diversas alcanzó la forma que hoy posee. Según la teoría más aceptada todo el sistema solar era una Nebulosa, masa de gases que adquirieron un movimiento rotatorio dirigido hacia el centro, luego se fraccionarían en porciones más pequeñas y darían lugar a lo que serían los planetas, masas gaseosas que también adquirieron el movimiento rotatorio. En el tornado se observa que el aire, con una masa despreciable, ejerce una poderosa fuerza atractiva sobre todos los objetos que se cruzan en su camino, demostrando con ello, que la fuerza atractiva no esta en relación a la masa sino al movimiento de la masa, ya que cuando el tornado deja de moverse su fuerza atractiva poderosa deja de actuar
12 En aquel momento las masas gaseosas que constituirían los planetas tenían movimiento dirigido hacia el centro, lo que les permitió generar una fuerza atractiva con la que pudieron captar gases de su alrededor y producir una concentración de masa dando como resultado la Tierra que hoy conocemos. La situación de la masa gaseosa inicial que fue el origen de la Tierra, es similar a la masa gaseosa de los Tornados, rotan a grandes velocidades con una dirección dirigida hacia el centro, generando a la vez una fuerza atractiva directamente proporcional a la velocidad del movimiento.
Como vemos en estos dos casos, el vehículo gas tiene movimiento rotativo dirigido hacia el centro, por tanto todo cuerpo que viaja en dicho vehículo adquiere una fuerza dada por su masa multiplicada por la aceleración con que se moviliza, fuerza dirigida hacia el centro.
3.3.- ¿Qué sucede en la nave tierra?
La Tierra es el vehículo en el cual viajamos permanentemente, a pesar de que no lo sentimos, pero es así. ¿Acaso también se cumple en este vehículo la ley mencionada anteriormente? Si se cumple, veamos como lo hace:
Como hemos visto la Tierra tiene su origen en una masa gaseosa rotatoria, por ello se explica que actualmente siga rotando y lo hace según cálculos a una aceleración de 1670 Km./h., y así como en la masa gaseosa inicial, la dirección de este movimiento debe ser dirigido hacia el centro. Por tanto es lógico suponer que todo objeto que se halla viajando sobre la superficie terrestre, está rotando a 1670 Km./h, con dirección hacia el centro del planeta.
Sobre la superficie terrestre se observa todo tipo de objetos, los cuales se encuentran viajando en rotación. Para describir la ley que hemos descubierto ubicamos un objeto de masa 1Kg. (m1) sometido a la Aceleración de la Rotación Terrestre (aR) de 1670 Km/h., dando como resultado una fuerza (F1) de 1KN (Kilonewton). Como la aceleración de la rotación terrestre, está dirigida hacia el centro de la tierra, la fuerza resultante (F1), tiene también esa dirección.
!1 = !1 . !"
Ubicamos una persona en este esquema, la cual toma el objeto mencionado (que pesa 1Kg.), y lo levanta al aplicar una fuerza de 5KN. hacia arriba, es decir le aplica una fuerza (F2) en dirección contraria a la F1 ¿Qué sucede?, el objeto se levanta.
13 Tenemos un objeto esférico sobre la superficie terrestre, con un peso de 1Kg., que está sometido a la rotación terrestre de 1670 Km/h. Junto al objeto, se halla un observador, que también se halla rotando con el objeto a la misma velocidad El observador levanta con su brazo el objeto imprimiendo una fuerza de 5 KN. En este momento, el objeto soporta en el mismo tiempo dos fuerzas, la primera de 1KN, hacia abajo y la segunda de su brazo hacia arriba. Cuando el observador abre su mano, libera del objeto la fuerza que le imprimía hacia arriba y por consiguiente queda en el objeto sólo la fuerza de 1KN, dirigida hacia abajo, por esta simple razón el objeto cae. En este grafico se observan las líneas de fuerza que actúan sobre el objeto y sobre la persona. Constituyen el tornado invisible de fuerzas a que estamos sometidos
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