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El destino del Universo 8: Muerte térmica

Llegan los últimos compases en la biografía de nuestro Universo. En la entrada anterior de esta miniserie nos habíamos despedido de lo que parecía ser el receptáculo final de la materia/energía: los agujeros negros. Aunque también esos monstruos de la gravedad se nos fueron de las manos. En esta entrada continuamos con lo que pueda ser el eterno final en donde quizás solo coexistan electrones, positrones, gravitones, fotones y neutrinos de bajísima energía. Una nada cuántica.

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El destino del Universo 7: Hacia el infinito

La entrada anterior de esta miniserie la acabamos con esta frase: “Volvamos al año 1025 tras el Big Bang, era en la que parece que el mundo da un giro, de la construcción en las galaxias y estrellas al inicio de la degeneración de la materia oscura al que se va a unir la de los protones (si es que esos se desintegran, que está por ver). En adelante… es lo que queda. Evaporación hacia la entropía“. La función continúa.

Acto IV. La destrucción vence en el juego

Empecemos por los protones. Una de las consecuencias de la teoría de evaporación de la materia con la que filosofábamos en la entrada anterior pudiera ser que el mundo se desintegrara en radiación a través del decaimiento de los protones en su obligada búsqueda de un mínimo de energía como sistema físico. Aunque a día de hoy no se tiene ninguna constancia de ese fenómeno. Quizás sea porque no ha habido tiempo suficiente para experimentarlo: hay cálculos que plantean un amplio margen para ello, desde los 1030 a los 1037 años tras el inicio del Universo. Estamos hablando de la vida media de tan longevas partículas. Hoy estamos algo así como en el cumpleaños 1010.

Se teoriza con diversos fenómenos que expliquen el decaimiento del protón. Quizás el más típico ejemplo puede ser el que el protón se transforma en un positrón de menor masa -en el fondo se parece a un protón pequeño (de menor energía) aunque realmente es la antipartícula del electrón- más un par de energéticos fotones. Ello exige incumplir el mantenimiento del número bariónico, cosa de la que ya hablamos en la serieBiografía del Universo“, donde se hacía la misma advertencia. Sigue leyendo ›

El destino del Universo 6: ¿Inevitable?

La entrada anterior de esta miniserie la acabamos con esta frase: “Creciente soledad, aislamiento y vuelta a las esencias más elementales. Eso será el paisaje mientras avanzamos hacia el año 1025 , momento en que la materia oscura de los halos galácticos ya es solo dominio de enanas blancas y se va oyendo el progresivo rugido de los agujeros negros. Nos abocamos a momentos de una total e inevitable descomposición.” Nuestro personaje está embarcado en un crucero inexorable hacia su dilución ¿Inevitable? Hoy toca filosofar un poco.

La eterna inquietud ante el misterio de qué es lo que hay afuera. El pie de la ilustración reza: “Un misionero medieval cuenta que había encontrado el lugar en el que el cielo y la Tierra se tocan”. El grabado Flammarion es una famosa ilustración aparecida en el libro de Camille Flammarion “L’Atmosphere: Météorologie Populaire” (París, 1888) en su página 163 (Imagen: dominio público)

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El destino del Universo 5: En el camino de la muerte térmica

La entrada anterior de esta miniserie acabó con las siguientes frases: “Acabo de conceptuar a la muerte térmica como un fenómeno “simple” porque no se va a producir ninguna extraña singularidad en el proceso. Va a ser un alargado languidecimiento apto para todas las edades, sobre todo si son tan escuetas como la humana. Casi no da miedo el aventurarse por un futuro en donde al final se va a ir perdiendo hasta el sentido físico de la flecha del tiempo.

En esta entrada vamos a hablar de la muerte térmica.

Imagen tomada por el telescopio Hubble. Nebulosa planetaria del Velo, restos de la desintegración de una supernova sucedida hace 8.500 años (Imagen tomada por el telescopio Hubble, NASA, fair use)

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El destino del Universo 4: Alternativas apocalípticas de futuro

La entrada anterior de esta miniserie sobre el destino del Universo habíamos empezado a describir algunas de la ideas acerca de cuál pueda ser el devenir de nuestro personaje, rebotes, renacimientos continuos, cosmología cíclica o redobles de branas. En esta entrada continuamos con las posibilidades. Recordémoslas de nuevo y volvamos un paso atrás, retomando las curvas de la figura que abre esta entrada, en especial aquellas que auguran un mundo plano o infinitamente abierto. Expansión eterna, dilución de materia y energía, descomposición de estructuras y átomos, oscuridad, evaporación de los agujeros negros, radiación cada vez más “alargada”, mucho más frío que los 2,725 K actuales, entropía al máximo… lo que conocemos como muerte térmica.

Tardará más o menos, pero el Universo acabará siendo un mundo lleno de radiación extremadamente fría. Como anunciamos, la entropía es máxima, todo se ha desbaratado y la temperatura es heladora. Como dice la astrofísica Katie Mack en su libro “El fin de todo”, página 104, “Si la entropía no puede aumentar [a esas temperaturas su variación es inapreciable], entonces la energía no puede fluir de un lugar a otro sin hacerlo de inmediato en el sentido inverso, borrando al instante cualquier cosa que, por azar, haya ocurrido… El calor es inútil, el calor es muerte… en un sentido muy real la flecha del tiempo se desvanece”. Hablaremos con más detalle de la muerte térmica en las próximas entradas, porque aun nos quedan grandes horrores por narrar. Sigue leyendo ›

El destino del Universo 3: Alternativas cíclicas de futuro

En la entrada anterior de esta miniserie hicimos un repaso acerca de algunas posibilidades teóricas de evolución del Universo. En la entrada de hoy seguiremos con el mismo tema, pero particularizando con una primera tanda de los modelos más populares que se manejan hoy en día. Para situarnos, vamos a repetir la figura que resumía la casuística teórica más elemental.

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Explorando el álgebra geométrica – 19 – Rotaciones en el espacio euclídeo tridimensional (IV)

La serie dedicada al álgebra geométrica sigue con otra entrada dedicada al tema de las rotaciones en el espacio euclídeo tridimensional. En particular veremos la composición de rotaciones, no en torno a ejes fijos en el espacio, sino solidarios al cuerpo rígido que se rota. En aviación, por ejemplo, se utiliza el sistema de ejes de alabeo, cabeceo y guiñada, solidarios a la aeronave. En Física se utilizan los llamados ángulos de Euler, que son ángulos de rotación en torno a determinados ejes solidarios con el cuerpo a rotar. Demostraré un resultado muy simple que relaciona la composición de rotaciones aplicadas en torno a los ejes solidarios al cuerpo con la composición de rotaciones en torno a ejes fijos en el espacio.

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El destino del Universo 2: Dinámica de la expansión

En la entrada anterior de esta miniserie enfocamos al Universo como un sencillo cuerpo físico aislado al que se le puede aplicar una teoría básica que defina los condicionantes más generales en la evolución de su estado. Hablamos precisamente de su ecuación de estado y de cómo varía en su interior la densidad de materia/energía a lo largo de su proceso expansivo. Seguimos ahora en esta entrada con algo más de teoría a la sombra de una tercera ecuación fundamental que vamos a necesitar para analizar realmente cómo van a evolucionar los posibles caminos del Universo en su futuro. La vida dinámica del Universo queda reflejada por las ecuaciones de la relatividad general. En particular, la solución planteada por las ecuaciones de Friedman, que en su conjunto son utilizadas en cosmología física y que describen la expansión del Universo bajo la hipótesis de que es homogéneo e isótropo. En particular analizaremos la primera de sus ecuaciones:

en donde ρ es la densidad de materia/energía en el Universo -incluye también el efecto de la presión interna del sistema-, Λ que es la constante cosmológica[1] y k la curvatura espacio/temporal.

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  1. El cosmos parece estar dominado por un agente de carácter desconocido cuyo efecto es equivalente al de una anti-gravedad y que existe a las mayores escalas. Este agente podría explicarse en términos de la constante cosmológica introducida por Einstein, aunque también podría admitir descripciones físicas de otro tipo, como energía oscura, quintaesencia, u otras. []

El destino del Universo 1: Reglas del juego

Con esta entrada empezamos una miniserie complemento de la ya publicada en El Cedazo, “Biografía del Universo“, de la que es la continuación natural y colofón de la historia. Aunque tiene su entidad propia, está predestinada a integrarse como los últimos capítulos del libro acerca de la biografía del Universo. Al final de la serie madre nos habíamos quedado admirando las estructuras que lo conforman en el momento actual. Por eso lo que sigue engarza con lo anterior a través de la siguiente pregunta retórica…

Y a partir de ahora… ¿qué?

¿Hacia dónde se dirige nuestro Universo? No sé si merece la pena hacerse esta pregunta… con toda seguridad ningún humano llegará a poder experimentar su fin. Aunque parece que investigar este tema, tras saber como ha llegado a ser lo que es y vemos, puede ser una obligación para nosotros. La curiosidad nos empuja a llegar a conocer lo que queda, hasta su muerte. O lo que sea que quiera decir eso.

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Explorando el álgebra geométrica 18 – Rotaciones en el espacio euclídeo tridimensional (III)

En esta nueva entrada de la serie que dedicamos al álgebra geométrica seguiré tratando el tema de las rotaciones en tres dimensiones, y en particular en una diferencia clave al modo en que las rotaciones en tres dimensiones se tratan convencionalmente (con matrices ortogonales de \mathrm{SO(3)}). Matemáticamente se expresa diciendo que el grupo de rotores (los cuaterniones unitarios) recubre doblemente al grupo \mathrm{SO(3)}. Veamos en qué consiste eso…

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