Re Construcción HISTÓRICA DEL CONCEPTO DE ENERGIA

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo intenta hacer un análisis del concepto de energía visto desde el autor de la conferencia “Reconstrucción histórica del concepto de energía" el investigador Marco Antonio López Ávila, en contraste con lo señalado por el gran Sthephen Hawking, en su obra titulada “LA HITORIA DEL TIEMPO”,.

El primer autor realiza en su exposición un recorrido epistemológico del concepto de energía, mientras tanto el segundo maneja un concepto regular de la energía basada en varias teorías.

En los finales de la década de los 80, el brillante Stephen Hawking escribió un libro donde se expone una visión panorámica de lo que se había descubierto en física hasta esa fecha.

El libro presenta datos interesantes y numerosos estudios que para la fecha fueron extraordinarios. No obstante, en la actualidad los datos son más comprensibles e inclusive debatibles. El contenido del libro varía desde los inicios de la astronomía, la teoría de la relatividad de Einstein pasando por las observaciones de la física cuántica y por supuesto las múltiples especulaciones de la naturaleza del espacio y tiempo .Es interesante el inicio del texto porque expone un tema crucial que inunda la esencia de todo el argumento del libro.

Como se sabe hoy en día, explicaba que la Tierra gira alrededor del Sol y éste último giraba alrededor del centro de una colección de estrellas. Concluyendo la charla, una señora se levantó de su asiento y refutó lo descrito en la charla mencionando que la Tierra en realidad era plataforma plana apoyada sobre una cantidad infinita de caparazones de tortugas gigantes. Pero, ¿Cuál es el verdadero sentido de mencionar esto?.

Muy acertadamente el autor menciona que aunque la respuesta de la señora resulte absurda ¿Cuáles otras fuentes tenemos nosotros para decir que conocemos mucho mejor la Tierra? ¿Qué nos asegura que el universo es tal y como lo describimos? Y aún más importante ¿Cuál es la naturaleza del Tiempo y espacio? La señora tuvo razón en debatir la charla hasta cierto punto. A pesar de todos los estudios todavía hay muchas respuestas que no pueden darse por completo y esa es parte del sentido del libro. El griego Aristóteles fue uno de los primeros en tener buenos argumentos con respecto al tema. Dice que si la tierra hubiera sido un disco plano, su sombra habría sido alargada y elíptica luego de analizar un eclipse. Por otra parte, los griegos en sus viajes por el mundo sabían que la estrella Polar se veía más baja en el cielo en localidades hacia al sur que en regiones hacia el norte. Inclusive, Aristóteles estimó la distancia alrededor de la Tierra.

“Tan interesante como los contenidos de gran alcance es la visión que proporciona de los mecanismos de la mente de su autor. Hawking se embarca en una búsqueda de la respuesta a la famosa pregunta de Einstein sobre si Dios tuvo alguna posibilidad de elegir al crear el universo. Un universo sin un borde espacial, sin principio ni final en el tiempo, y sin lugar para un creador.” Sagan (2008)

RECONSTRUCCIÓN HISTÓRICA DEL CONCEPTO DE ENERGÍA

Para López Ávila el concepto de energía es un concepto cambiante que se impone de acuerdo al tiempo y espacio en el que se desea analizar, donde no existe un concepto estable de la energía y hace un recuento epistemológico el término ENERGÍA se ha utilizado para transliterar los términos energeia, dinamis y vis; si bien dicho termino fue utilizado por los pensadores presocráticos, el más asiduo de sus usuarios fue el pluralista Empédocles quine inicio la distinción entre los materia y fuerza, siendo la última entendida con un carácter activo y energético, posteriormente Platón postuló que dicha fuerza activa se encontraba dentro de la materia y en esa misma línea los estoicos emplearon el término de tensión.

Sin embargo tenemos que hacer un recuento del concepto de energía visto desde la perspectiva de Hawking, quien comienza con ell término agujero negro fue acuñado en 1969 por John Wheeler como la descripción gráfica de una idea que se remonta hacia atrás un mínimo de doscientos años, a una época en que había dos teorías sobre la luz: una, preferida por Newton, que suponía que la luz estaba compuesta por partículas, y la otra que asumía que estaba formada por ondas. Debido a la dualidad onda/corpúsculo de la mecánica cuántica, la luz puede ser considerada como una onda y como una partícula.

John Michell escribió en 1783 que una estrella que fuera lo suficientemente masiva y compacta tendría un campo gravitatorio tan intenso que la luz no podría escapar. Una sugerencia similar fue realizada unos años después por Laplace en la primera edición de su El sistema del mundo. Con la teoría ondulatoria, que se imponía, no estaba claro si la luz sería afectada por la gravedad.

Recordemos el ciclo vital de una estrella. Una estrella se forma cuando una gran cantidad de gas, principalmente hidrógeno, comienza a colapsar sobre sí mismo debido a su atracción gravitatoria. Conforme se contrae, sus átomos comienzan a chocar. Con el tiempo el gas estará tan caliente que cuando los átomos de hidrógeno choquen ya no saldrán rebotados, sino que se fundirán formando helio. El calor resultante expandirá los átomos equilibrando la acción gravitatoria en un cierto tamaño, que permanecerá aproximadamente constante durante mucho tiempo. Finalmente la estrella consumirá todo su hidrógeno y los otros combustibles nucleares. Paradójicamente, cuanto más combustible posee una estrella al principio, más pronto se le acaba, pues mientras más caliente esté, más rápidamente utilizará su combustible. Nuestro Sol tiene probablemente suficiente combustible para otros cinco mil millones de años aproximadamente, pero estrellas más masivas pueden gastar todo su combustible en tan sólo cien millones de años. Cuando una estrella se queda sin combustible empieza a enfriarse y por lo tanto a contraerse. Lo que puede sucederle a partir de ese momento sólo empezó a entenderse al final de la década de 1920.

Chandrasekhar, en 1918 propuso que cuando la estrella se reduce en tamaño, las partículas materiales están muy cerca unas de otras, y así, de acuerdo con el principio de exclusión de Pauli, tienen que tener velocidades muy diferentes. Esto hace que se alejen unas de otras, lo que tiende a expandir a la estrella. Esta puede mantenerse con un radio constante, debido a un equilibrio entre la atracción de la gravedad y la repulsión que surge del principio de exclusión, de la misma manera que antes la gravedad era compensada por el calor.

Sin embargo, existe un límite a la repulsión que el principio de exclusión puede proporcionar. La teoría de la relatividad limita la diferencia máxima entre las velocidades de las partículas materiales de la estrella a la velocidad de la luz.

Si una estrella posee una masa menor que el límite de Chandrasekhar, puede finalmente cesar de contraerse y estabilizarse en un posible estado final, como una estrella enana blanca, con un radio de unos pocos miles de kilómetros y una densidad de decenas de toneladas por centímetro cúbico. Landau señaló que existía otro posible estado final para una estrella, también con una masa límite de una o dos veces la masa del Sol, pero mucho más pequeña incluso que una enana blanca. Estas estrellas se mantendrían gracias a la repulsión debida al principio de exclusión entre neutrones y protones, en vez de entre electrones. Se les llamó por eso estrellas de neutrones. Tendrían un radio de unos quince kilómetros, y una densidad de decenas de millones de toneladas por centímetro cúbico. En la época en que fueron predichas, no había forma de poder observarlas.

Estrellas con masas superiores al límite de Chandrasekhar tienen, por el contrario un gran problema cuando se les acabe el combustible. En algunos casos consiguen explotar, o se las arreglan para desprenderse de la suficiente materia como para reducir su peso por debajo del límite; pero es difícil pensar que esto ocurra siempre. Einstein y la mayoría de los científicos pensaron que simplemente era imposible que una estrella pudiera colapsarse y convertirse en un punto.

Hacia 1939 Einstein, en un trabajo relativamente olvidado a raíz de la segunda guerra nuclear, sugirió que el campo gravitatorio de la estrella cambia los caminos de los rayos de luz en el espacio-tiempo, respecto a los que hubieran sido si la estrella no hubiera estado presente. Los conos de luz se inclinan ligeramente hacia adentro cerca de la superficie de la estrella. Esto hace más difícil que la luz escape, y la luz se muestra más débil y más roja para un observador lejano. Finalmente, cuando la estrella se ha reducido hasta un radio crítico, el campo gravitatorio llega a ser tan intenso, que los conos de luz se inclinan tanto hacia adentro que la luz ya no puede escapar. Tampoco lo puede hacer ningún otro objeto. Por lo tanto, se tiene un conjunto de sucesos, una región del espacio-tiempo, desde donde no se puede escapar y alcanzar a un observador lejano. Esta región es lo que hoy en día llamamos un agujero negro. Su frontera se denomina el horizonte de sucesos y coincide con los caminos de los rayos luminosos que están justo a punto de escapar del agujero negro, pero no lo consiguen. Señales periódicas emitidas desde una estrella que estuviera a punto de alcanzar el radio crítico, serían detectadas por un observador lejano, con un intervalo cada vez mayor, a la par que la luz de la estrella llegaría cada vez más débil y más roja, hasta la señal emitida justo en el momento en que

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