Los
valores límite de la naturaleza
Por
Sergio Jimarez
En la física, existen
límites que separan comportamientos distintos en algunos fenómenos que rigen la
naturaleza, y en algunos casos impactan de diferente manera de acuerdo a la
magnitud de sus componentes, por ejemplo, cuando sopla el aire, no es lo mismo
sentir una pequeña brisa, al impacto de un viento huracanado; entendemos que
existen puntos de transformación de la materia que ocurren mediante procesos
que no apreciamos directamente, por ejemplo, el agua ebulle a los cien grados
centígrados, este punto también marca el límite en el aumento de la temperatura
del agua, es decir, por más que agreguemos energía en forma de calor al agua,
ésta no aumentará su temperatura, en este punto se convierte en vapor.
Hablando de temperaturas,
pero ahora hacia las más bajas ubicamos el límite más bajo: el cero absoluto. A
esta temperatura el nivel de energía interna de un sistema es el más bajo posible,
por lo que las partículas, según la mecánica clásica, carecen de movimiento
dando como resultado que la materia no podría existir. Esta temperatura teórica
corresponde aproximadamente a −273,15 °C. El cero absoluto es un límite
inalcanzable. La mayor cámara frigorífica actual alcanza los -273.144 °C. La
razón de ello es que las moléculas de la cámara, al llegar a esa temperatura,
no tienen energía suficiente para hacer que ésta descienda aún más.
En el caso de las
velocidades, el límite es la velocidad de la luz. Un observador que persigue un
rayo de luz lo mediría al moverse paralelamente él mismo viajando a la misma
velocidad como si fuese un observador estacionario. Esto se debe a que la
velocidad medida por este observador depende no sólo de la diferencia de
distancias recorridas por él y por el rayo, sino también de su tiempo propio
que se ralentiza con la velocidad del observador. La ralentización del tiempo o
dilatación temporal para el observador es tal, que siempre percibirá a un rayo
de luz moviéndose a la misma velocidad. Además de no existir suma de
velocidades como sucedería si por ejemplo, fuéramos en un auto a 20 km/h y
aventáramos un objeto a 10 km/h, la velocidad con que viajaría el objeto serían
30 km/h pero, en el supuesto que viajáramos en un auto a la velocidad de la luz
y arrojáramos el objeto, ésta velocidad resultante no es la suma, sino, la
propia velocidad de la luz. Es importante observar que la velocidad de la luz
no es un límite de velocidad en el sentido convencional.
En niveles más cercanos a
nuestra realidad cotidiana existe un límite que es el de la velocidad mínima
para poder escapar de la gravedad terrestre, a esta se le llama “Velocidad de
escape”. Se ha calculado que necesita una velocidad de 11.2 km/s. Lo anterior
implica una enorme cantidad de energía. La velocidad de escape de la Luna es de
2,38 km/s, la de Marte 5,027 km/s y la del Sol 617,7 km/s. Estas velocidades
serían para objetos que no mantienen un impulso constante, los cohetes y
aeronaves no usan este concepto directamente.
En la física de las
estrellas también existen muchos valores límites, como por ejemplo, la cantidad
de masa que tiene una estrella al final de su vida. El límite de Chandrasekhar
es la máxima masa posible de una estrella de tipo enana blanca. Si se supera
este límite la estrella colapsará para convertirse en un agujero negro o en una
estrella de neutrones. Su valor fue calculado en 1930 por el astrofísico indio
Subrahmanyan Chandrasekhar a los diecinueve años. Este límite equivale a
aproximadamente 1,44 masas solares, y es la masa máxima posible en una enana
blanca.
Y en la física de los
agujeros negros encontramos el horizonte de sucesos, este se refiere a una
frontera espaciotemporal, tal que, los eventos a un lado de ella no pueden
afectar a un observador situado al otro lado, por ejemplo, la luz emitida desde
dentro del horizonte de eventos jamás podría alcanzar a un observador situado
fuera, pero un observador dentro podría observar los sucesos del exterior. En
un ejemplo ilustrativo de la deformación del espacio debido a un agujero negro
al irnos acercando al borde del horizonte de sucesos nuestro tiempo pasaría
normal pero un observador vería que cada vez que nos acercamos a ese punto cada
vez más lento, en nuestro tiempo nos tomaría un instante ser absorbidos por un agujero
negro pero para el observador externo le tomaría una cantidad infinita de
tiempo apreciar el momento en que fuéramos absorbidos.
Existen muchos límites que
cambian la perspectiva de nuestras observaciones, otros que cambian la física
de los fenómenos y algunos que nos sorprenden por su rareza, pero todavía han
de existir muchísimos que no hemos descubierto y que nos guardan impresionantes
secretos por revelar.
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