Formulas de Stephen Hawking

 “Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria”

UNIVERSIDAD CONTINENTAL

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TEMA:[pic 3][pic 2]

ASIGNATURA        :         FISICA I

FACULTAD        :        INGENIERIA DE SISTEMAS

DOCENTE        :        ING. ANGEL AQUINO FERNANDEZ

ALUMNO                :        PEDRO CHUQUIHUANCA ALDANA

CODIGO                :         U2013133111

CICLO                :         SEGUNDO

TARMA 2013

DEDICATORIA

El trabajo de investigación monográfico lo dedico a Dios; quien el suple mis necesidades y me da fuerzas para seguir adelante, también por el apoyo de Ruth (mi esposa) y mis hijos (Pedro Enrique y Jade Antonella).

Pedro Abel Chuquihuanca Aldana

INTRODUCCION

« ¿Es posible viajar en el tiempo? ¿Podemos abrir un portal al pasado o encontrar un atajo al futuro? ». Estas preguntas fueron hechas por el famoso genial físico Stephen Hawking. En esta monografía se detalla las tres propuestas que pueden ser posible el viaje al tiempo, esto se trata desde muy antes sin ninguna claridad del tema, lo que significa Hawking plantea que es indispensable abrir la mente a la idea de la cuarta dimensión: el tiempo. ¿Cómo encontrar un camino para viajar a través de él?, sugiere lo siguiente:

1. Los agujeros de gusano, son grietas en el espacio y del tiempo, son demasiado pequeño para poder ver, incluso más pequeña que el átomo.
2. Los agujeros negros, súper masivos que disminuye la velocidad del tiempo más que cualquier otra cosa en la galaxia.
3. Viajar a casi la velocidad de la luz, 299.792.458 m/s, nos transportaría al futuro.

Encontramos las definiciones que enfocan el panorama de cada una de estas propuestas, de estas manera podemos entender lo que significa los conceptos planteado por Hawking.

INDICE

PORTADA

DEDICATORIA

INTRODUCCION

INDICE

CAPITULO 1

LOS AGUJEROS DEL GUSANO

1. Origen del nombre……………………………………………………………...6
2. Base Teórica………………………………………………...………………….6

1.  Definición…………………………………………………………………….…6
2. Plausibilidad…………………………………………………………………….7
3. Métrica de los agujeros de gusano………………………..………………...7

1. Los Agujeros del gusano planteado por Hawking………..………………..7

CAPITULO 2

LOS AGUJEROS NEGROS

2.1. Historia del agujero negro ……………………………………..……………….9

2.2. Descripción teórica……………………………………………….……………..9

2.2.1 Zonas observables……………………………………………….…………..10

2.2.2 La entropía en los agujeros negros…………………………….…………..10

2.2.3 Definición………………………………………………………….…………..10

2.2.4 ¿Imposibilidad teórica de los agujeros negros?......................................11

2.3. Los Agujeros negros planteado por Hawking……………...…….………….12

CAPITULO 3

VIAJAR A CASI LA VELOCIDAD DE LA LUZ

3.1. Definición………….………………………………………………………...…13

3.2. Características……………………………………………..………………….14

CONCLUSIONES………………………………………………….……….……….15

FUENTES DE INFORMACION .......................................................................16

APENDICES…………………………………………………..…………….………18

CAPITULO 1

LOS AGUJEROS DEL GUSANO

1.  Origen del nombre, fue introducido por el físico teórico estadounidense John Wheeler en 1957 y proviene de la siguiente analogía, usada para explicar el fenómeno: imagine que el universo es la cáscara de una manzana, y un gusano viaja sobre su superficie. La distancia desde un lado de la manzana hasta el otro es igual a la mitad de la circunferencia de la manzana si el gusano permanece sobre la superficie de ésta. Pero si en vez de esto, cavara un agujero directamente a través de la manzana la distancia que tendría que recorrer sería considerablemente menor, recordando la afirmación que dice «la distancia más cercana entre dos puntos es una línea recta que los une a ambos».
2.  Base Teórica.

1. Definición, Se dice que en una región compacta del espacio-tiempo existe un agujero de gusano cuando su conjunto frontera es topológicamente trivial pero cuyo interior no es simplemente conexo. Caracterizar agujeros de gusano del inter-universo es más difícil. Por ejemplo, podemos imaginar un universo «recién nacido» conectado a su «universo progenitor» por un «ombligo» estrecho. Cabría considerar el ombligo como la garganta de un agujero de gusano, por la cual el espacio-tiempo está conectado.
2. Plausibilidad, Hawking (con su conjetura de protección cronológica de Hawking) consideran que a causa de las paradojas, (¿o acaso aporías?), que un viaje en el tiempo a través de un agujero de gusano implicaría que existiera algo fundamental en las leyes de la física que impide tales fenómenos.
3. Métrica de los agujeros de gusano, Las teorías sobre la métrica de los agujeros de gusano describen la geometría del espacio-tiempo de un agujero de gusano y sirven de modelos teóricos para el viaje en el tiempo. Un ejemplo simple de la métrica de un agujero de gusano atravesado podría ser el siguiente:

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1. Los Agujeros del gusano planteado por Hawking, en su artículo. Para los físicos, los túneles en el tiempo pueden ser los agujeros de gusano. «Están a nuestro alrededor, en las grietas del espacio y del tiempo, pero son demasiado pequeños para poderlos ver», explica el científico. «En la escala más pequeña, incluso más pequeña que las moléculas y los átomos, existe la espuma cuántica. Aquí es donde existen los agujeros de gusano, pequeños túneles o atajos a través del espacio y el tiempo se forman y desaparecen constantemente».

Por desgracia, estos túneles son demasiado pequeños para que un ser humano pueda mirar por la cerradura. Miden sólo mil millones de billones de una billonésima de centímetro, pero quizás sea posible coger uno de ellos y hacerlo lo suficientemente grande para el ser humano o incluso para una nave espacial. De esta forma, podríamos viajar a otros planetas situados a años luz de distancia o «quizás los dinosaurios de la Tierra podrían ver aterrizar una nave». Claro que el agujero de gusano tiene un pequeño problema, lo que Hawking llama la «Paradoja del científico loco». ¿Qué pasaría si un científico usa el agujero para disparar contra su yo del pasado? Ahora está muerto, pero ¿quién disparó? Es una paradoja, no tiene sentido. El tipo de situación que provoca pesadillas a los físicos. Este tipo de máquina del tiempo violaría una regla fundamental que gobierna el universo entero: las causas suceden antes de los efectos, y nunca al revés. El viaje al pasado sería imposible, pero, ¿y al futuro?[pic 5]

CAPITULO 2

LOS AGUJEROS NEGROS

1. Historia del agujero negro, En 1967, Stephen Hawking y Roger Penrose probaron que los agujeros negros son soluciones a las ecuaciones de Einstein y que en determinados casos no se podía impedir que se crease un agujero negro a partir de un colapso. La idea de agujero negro tomó fuerza con los avances científicos y experimentales que llevaron al descubrimiento de los púlsares. Poco después, en 1969, John Wheeler acuñó el término "agujero negro" durante una reunión de cosmólogos en Nueva York, para designar lo que anteriormente se llamó "estrella en colapso gravitatorio completo".
2. Descripción teórica, cercanías de un agujero negro se suele formar un disco de acrecimiento, compuesto de materia con momento angular, carga eléctrica y masa, la que es afectada por la enorme atracción gravitatoria del mismo, ocasionando que inexorablemente atraviese el horizonte de sucesos y, por lo tanto, incremente el tamaño del agujero.

1. Zonas observables, cercanías de un agujero negro se suele formar un disco de acrecimiento, compuesto de materia con momento angular, carga eléctrica y masa, la que es afectada por la enorme atracción gravitatoria del mismo, ocasionando que inexorablemente atraviese el horizonte de sucesos y, por lo tanto, incremente el tamaño del agujero.
2. La entropía en los agujeros negros, Stephen Hawking, en los agujeros negros se viola el segundo principio de la termodinámica, lo que dio pie a especulaciones sobre viajes en el espacio-tiempo y agujeros de gusano. El tema está siendo motivo de revisión; actualmente Hawking se ha retractado de su teoría inicial y ha admitido que la entropía de la materia se conserva en el interior de un agujero negro. Según Hawking, a pesar de la imposibilidad física de escape de un agujero negro, estos pueden terminar evaporándose por la llamada radiación de Hawking, una fuente de rayos X que escapa del horizonte de sucesos.
3. Definición, Un agujero negro es un objeto con una gravedad tan fuerte que nada puede escaparse de él, ni siquiera la luz. La masa del agujero negro está concentrada en un punto de densidad casi infinita, llamado singularidad. En la propia singularidad, la gravedad es de una fuerza casi infinita, por lo que aniquila el espacio-tiempo normal. A medida que aumenta la distancia desde la singularidad, su influencia gravitacional disminuye. A determinada distancia, que depende de la masa de la singularidad, la velocidad que se necesita para escapar del agujero negro es igual a la velocidad de la luz. Esta distancia marca el “horizonte” del agujero negro, que es como su superficie. Todo lo que pasa por el horizonte es atrapado dentro del agujero negro. Hay distintos tipos de agujeros negros, dependiendo de su masa.
4. ¿Imposibilidad teórica de los agujeros negros?, Existe resultados matemáticos sólidos bajo los cuales una teoría métrica de la gravitación (como la relatividad general) predice la formación de agujeros negros. Estos resultados se conocen como teoremas de singularidades que predicen la ocurrencia de singularidades espaciotemporales (y si se acepta la hipótesis de censura cósmica, por tanto a la formación de agujeros negros). Las ecuaciones de campo de Einstein para la relatividad general admiten situaciones para las cuales se cumplen las condiciones de ocurrencia de singularidades y por tanto, los teoremas de singularidad muestran que los agujeros negros son posibles dentro de la relatividad general. Sin embargo, algunas teorías métricas alternativas como la teoría relativista de la gravitación, muy similar a la relatividad general en casi todos los aspectos y que también explica los hechos observados en el sistema solar y la expansión del universo, usa ecuaciones de campo ligeramente diferentes donde siempre se cumple que en ausencia local de materia y en virtud de las condiciones de causalidad de la teoría, para cualquier campo vectorial isótropo (vectores tipo luz) definido sobre el espacio-tiempo se cumple la desigualdad:

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Esta condición implica que no se cumplirán las condiciones de los teoremas mencionados anteriormente y, por tanto, éstos no pueden ser aplicados para predecir la existencia de singularidades y por tanto agujeros negros.

1. Los Agujeros negros planteado por Hawking, «Nos parece que el tiempo fluye como un río, a diferentes velocidades en diferentes lugares, y esa es la clave para viajar al futuro», explica Hawking. Esta idea fue propuesta por Albert Einstein hace cien años, al darse cuenta de que debería haber lugares donde el tiempo corre más lento y otros donde se acelera. «Tenía razón y la prueba está sobre nuestras cabezas», en el espacio, dice Hawking. El tiempo va más rápido en el espacio. Dentro de cada nave espacial hay un reloj muy preciso, pero a pesar de ello, todos ganan alrededor de un tercio de billón de segundo cada día. El problema no está en los relojes. Lo que ocurre es que la masa de la Tierra arrastra al tiempo y lo hace más lento.

En el centro de la Vía Láctea, a 26.000 años luz de nosotros, está el objeto más pesado de la galaxia: un agujero negro súper masivo que disminuye la velocidad del tiempo más que cualquier otra cosa en la galaxia. «Es como una máquina del tiempo natural», dice Hawking. Si una nave espacial entrara en la órbita en el agujero, tardaría 16 minutos en completar una órbita para la agencia espacial que controlara la misión desde Tierra. Para los astronautas, sólo habrían pasado 8 minutos. Si pasaran orbitando cinco años, en realidad habrían transcurrido diez. Cuando llegaran a la Tierra, todos los demás habrían envejecido cinco años más que ellos.

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