¿Es la segunda ley de newton incorrecta a escala cosmológica?
2009
A veces algunos venden una imagen de la ciencia como algo que se niega a la revisión y al replanteamiento de lo considerado dogma o pilar fundamental. Algo que es absurdo, porque si algo interesa a la ciencia es una descripción lo más precisa posible de la realidad, a costa a veces de replantearse ideas muy profundamente arraigadas. También es frecuente que algunos aprovechen esto para buscar de forma cuasi conspiranóica fallos en los principios fundamentales, como por ejemplo la búsqueda del móvil perpetuo que prohíbe la Termodinámica. Y es que una máquina que produjera energía gratis sería un negocio evidente. Pero el universo no se lo pone tan fácil.
El artículo del que hoy hablan en Arxiv (arxiv.org/abs/0906.4817) va sobre este tema. Se plantea si la segunda ley de Newton, que afirma que la suma de todas las fuerzas que intervienen sobre un cuerpo es igual al producto de la masa por la aceleración que éste adquiere está o no equivocada. Cabe puntualizar que hoy sabemos que esta teoría no es general y que únicamente es válida en un contexto determinado: mundo macroscópico y velocidades pequeñas (es decir, un mundo ni cuántico ni relativista).
Si la segunda ley de Newton está equivocada, entonces deberíamos encontrar evidencia de ello en el movimiento orbital de los planetas del Sistema Solar, según un análisis reciente.
La segunda ley de Newton, F = ma, es una de las piedras angulares de la física moderna. O al menos lo era hasta los años 80, cuando los astrónomos se percataron de que las galaxias espirales no la cumplen.
El problema es el siguiente. Según la ley de Newton cuanto mayor es la distancia, los objetos en órbita en torno a un cuerpo mucho más masivo que ellos deberían orbitar más lentamente. Esto es justo lo que ocurre en nuestro Sistema Solar. (N. del T: es intuitivo que cuanto más espacio hay que recorrer más lentamente se recorre la órbita). Pero las estrellas en las galaxias espirales orbitan mucho más rápido de lo que predice la Segunda Ley de Newton.
Los astrónomos propusieron dos soluciones a esta contradicción. El pensamiento habitual sugiere que existe un halo de materia invisible que "empuja" de alguna manera a las estrellas. Otros piensan que la segunda ley se va al traste en el contexto de aceleraciones minúsculas tales como las que sufren las estrellas en el seno del movimiento galáctico. Estos tipos han invertido 20 años explorando las implicaciones de la llamada Dinámica de Newton Modificada (Modified Newton Dynamics o MOND, en inglés) liderados por Mordehai Milgrom en el Weizmann Institute Center for Astrophysics en Israel, que planteó la idea en 1983.
El problema es que la MOND únicamente es válida cuando la aceleración es muy pequeña, tan pequeña que es imposible reproducirla en un experimento en la Tierra por la imposibilidad de distinguir sus efectos de la segunda ley de Newton. Y las mediciones con estrellas de galaxias lejanas son muy difíciles de hacer por lo tanto es muy complicado para los astrónomos hallar alguna evidencia de este punto de vista a favor o en contra.
Pero hoy, Milgrom dice que han calculado un efecto nuevo de la MOND que debería ser medible en planetas y cometas de nuestro propio sistema solar.
El nuevo efecto es una fuerza cuadrupolar (es decir, interacción entre 4 cuerpos) que repele objetos del espacio sobre el plano de la eclíptica y bajo éste mientras que atrae los objetos que se encuentran en dicho plano. Milgrom dice que este efecto debería producir una precesión en el perihelio de los planetas del Sistema Solar. Aunque reconoce que las mediciones todavía no se han llevado a cabo.
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- En: Física
- Etiquetas: big bang, cosmológica, escala, general, ley, modelo, newton, relatividad, segunda
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Agradecimientos a Miriam por aguantar estoicamente el tiempo que dedico a esto :)
7 Comentarios para ¿Es la segunda ley de newton incorrecta a escala cosmológica?
Trackbacks/Pingbacks a esta entrada:
DeepField
Julio 15th, 2009 a las 09:44
A ver, ya tenemos una teoría de la gravedad que es la TRG, aplicable, que se sepa, globalmente. Si la TRG falla es cuando tenemos que preocuparnos por buscar algo más general. Realmente no sé si las predicciones de la RG y las de Newton difieren en este caso o la teoría MOND debería afectar también a la RG. Por eso lo de la materia oscura, ¿no? Y de paso… ¿Dicha corrección que proponen está contemplada en la RG o también habría que modificar ésta? Por otro lado… [quote]N. del T: es intuitivo que cuanto más espacio hay que recorrer más lentamente se recorre la órbita[/quote] No estoy de acuerdo en que sea intuitivo. Lo intuitivo es que a más distancia se tarde más tiempo, no que a más distancia se vaya más despacio.
MiGUi
Julio 15th, 2009 a las 15:40
No he dicho que vaya a menor velocidad sino que tarda más
DeepField
Julio 16th, 2009 a las 10:05
[quote=MiGUi]No he dicho que vaya a menor velocidad sino que tarda más[/quote] A ver, no vamos a discutir aquí tú y yo, pero hombre, dices más lentamente. No me voy a pelear con la rae, pero lento hace referencia a a poca velocidad, me imagino. Supongo que algo que va más lentamente significa que va a menos velocidad que algo que va menos lentamente. No has dicho tarda más tiempo. Si hay algún entresijo semántico por ahí (puede ser que lento tenga una acepción de duración temporal y no de velocidad) pues disculpa
MiGUi
Julio 16th, 2009 a las 10:40
Tienes razón creo que tal y como lo puse induce a error.
Krio
Julio 18th, 2009 a las 18:16
No ví nada confuso en la frase. La unidad del que escribe el artículo, es la orbita. La tierra recorre la orbita en 1 año, plutón en 250 o algo por el estilo. Desde ese punto de vista uno recorre la orbita màs lentamente.
emulenews
Julio 18th, 2009 a las 22:52
MOND implica que el principio de equivalencia (masa inercial es igual a masa gravitatoria) no es correcto en el régimen de aceleraciones muy pequeñas (donde verificar dicho principio es extraordinariamente difícil). En relatividad general el principio de equivalencia es clave. Entre los aficionados a MOND se suele afirmar que MOND no contradice a la relatividad general sino que la complementa en el límite a->0 (a=aceleración).
unomas
Septiembre 26th, 2009 a las 09:55
No es cuanta más distancia hay que recorrer, sino cuanto más alejado del centro de giro, más lento (a menor velocidad) hay que girar. Pensad en lo que provoca que un cuerpo orbite sobre otro, es el equilibrio entre la fuerza de atracción (la gravedad) y la de repulsión o escape (la inercia o si preferís la fuerza ficticia centrífuga); y como la gravedad disminuye con la distancia, cuanto más lejos esté el cuerpo orbitante del centro de giro (o sea del cuerpo mayor), a menor velocidad tendrá que girar. Por lo tanto, el hecho de que gire más lento no es porque tenga que recorrer más distancia, sino porque está más alejado del cuerpo mayor (o centro de giro). Puede que parte de la confusión también venga por liar velocidad angular y velocidad lineal… Espero haber servido de ayuda.