Molwickpedia online
 

María José T. Molina

Teoría de Equivalencia Global

TEORÍA DE LA RELATIVIDAD
ELEMENTOS Y KRÍTICA

Concepto de masa y energía

Masa y energía son conceptos equivalentes, pero no idénticos. La definición de masa es la materia reticular comprimida, que acumula energía elástica. Concepto masa inercial, gravitatoria y relativista.

II.c.3. Concepto de masa, masa inercial y energía

El concepto de masa y su relación con la estructura reticular de la materia o globina en la Teoría de la Equivalencia Global se expone en el libro de la Mecánica Global.

Asimismo, la definición de energía, como propiedad de la materia en general o Globus, se realiza en el libro Física y Dinámica Global, también dentro de la teoría del todo citada.

En esta página se comenta y se crítica la definición de masa inercial de la Mecánica Clásica, la definición de masa relativista y diversos conceptos relacionados.

  • Definición de masa inercial.

    De acuerdo con la mecánica clásica, por la segunda ley de Newton si una fuerza actúa sobre un cuerpo, éste adquirirá una aceleración directamente proporcional a la fuerza aplicada, donde la constante de proporcionalidad sería su masa inercial. En consecuencia, una fuerza constante podría elevar la velocidad de un objeto de forma indefinida.

    Este aspecto chocaría con la imposibilidad de superar la velocidad de la luz en la mecánica relativista.

    Asimismo, la física relativista mantiene el principio de igualdad entre masa inercial y masa gravitatoria de Isaac Newton.

    El mantenimiento de este principio es un tanto artificial, pues la precesión de la órbita de Mercurio y del resto de planetas y estrellas muestra lo contrario, salvo que se estire el espacio para conseguir la cuadratura del círculo orbital.

    Esta pequeña desviación de la masa gravitatoria respecto a la masa inercial es explicada por el efecto Merlín en el libro de Física y Dinámica Global.

    Además, la nueva perspectiva de la definición de masa aportada por el libro de la Mecánica Global hace innecesarios, redundantes e imprecisos tanto el concepto de masa gravitatoria como el de masa inercial.

  • Definición de masa relativista.

    La consecuencia más notoria de los postulados de la Relatividad Especial de Albert Einstein fue la equivalencia o conversión entre masa y energía.

    La relación de equivalencia se deduce en la física relativista al aplicar a las fórmulas de la energía cinética con el principio de conservación de la cantidad de movimiento a las asociadas con cambios en la velocidad relativista. En concreto, la equivalencia resultante es:

    m = m0 /(1 - v²/c²)½
    m = γ m0

    Donde m es la masa o masa relativista del cuerpo, m0 es la masa en reposo o masa propia y v la velocidad.

    Lo que quieren decir estas fórmulas matemáticas es que la masa de un cuerpo es mayor cuando está en movimiento relativo respecto a un observador que cuando se encuentra en reposo respecto a dicho observador.

    Y con el desarrollo en serie de la constante γ se deduce de forma sencilla que la energía cinética relativista es:

    Ec = ½ m0 v² = (m - m0) c²

    Y, lógicamente, la energía total:

    E = mc²

    El primer experimento que confirmaba la masa relativista fue el descubrimiento por Bücherer en 1908 de que la relación de la carga del electrón y su masa (e / m) era menor para electrones rápidos que para los lentos. Posteriormente, incontables experimentos confirman los resultados y fórmulas físicas anteriores.

    La masa y la energía se convierten así en dos manifestaciones de la misma cosa. Los principios de conservación de la masa y de la energía de la mecánica clásica pasan a configurar el principio de conservación de la energía-masa relativista más general.

  • La masa es invariante.

    A pesar de lo dicho anteriormente, en la Relatividad la masa es invariante y, de hecho, su definición en el Sistema Internacional de Unidades es de carácter absoluto.

    El truco es medir siempre la masa en reposo y si el objeto se mueve dentro de un sistema, se le integra en un sistema físico, calculando la masa para todo el sistema en reposo.

    También se podría definir el segundo con el átomo de cesio en reposo y una gravedad determinada, entonces toda la Relatividad sería incorrecta formalmente.

    Si la masa no se puede medir en movimiento, no sé muy bien en qué queda el concepto de masa inercial o dónde se encuentra la masa equivalente a la energía cinética.

Hasta aquí la presentación más o menos ortodoxa de la masa relativista. A mí me parecería más lógico hacer las deducciones al revés, partir de la equivalencia masa-energía confirmada experimentalmente y deducir la velocidad máxima de la luz en lugar de postularla como axioma matemático. A continuación, se debería haber buscado una explicación física de los fenómenos; en lugar de supeditar la teoría física a las matemáticas. Por ejemplo, se impone el axioma matemático de velocidad de la luz constante y máxima y la Teoría de la Equivalencia Global mantiene  que ni es máxima ni constante.

Sin embargo, es justo reconocer que algunas predicciones cuantitativas de la relatividad son impresionantes, como la precesión del perihelio de Mercurio; no obstante, también la Teoría de la Equivalencia Global la explica bajo un paradigma alternativo de la realidad física.

Algunas de las casualidades despistantes, de las paradojas de las primas y de los puntos descritos en el apartado de Física relativista y matemáticas están relacionadas con la definición de masa relativista.

  • Predicciones cuantitativas y sus mediciones en los experimentos de física

    Se cometen errores de concepto al realizar predicciones y se vuelven a cometer al interpretar los resultados en numerosos experimentos de física. En su caso, se estarían vulnerando las bases elementales del método científico.

    Todo aparato que utilice la tecnología moderna se puede considerar como un aparato de Lucifer, normalmente contendrá en sus mecanismos metales y utilizará la electricidad. Haciendo uso de cierta licencia prosaica podemos decir aparatos de hierro y luz o, con licencia libertina, aparatos de luz-y-fer.

    Asimismo, la precisión de los aparatos de medición en esta materia está muy condicionada por la naturaleza de los experimentos de física, puesto que puede verse afectada la propia masa y energía de estos aparatos y confundirse con cambios en el tiempo y el espacio.

    Es lo que ocurre con los relojes en las naves espaciales, sobre todo si son atómicos, sus mecanismos se ven afectados por la velocidad y la gravedad debido a los efectos sobre la resonancia de masa, y acaban por perder la sincronización que tenían, pero no tiene nada que ver con la relatividad del tiempo.

    Otro ejemplo ya repetido, la velocidad de la luz será máxima por aplicación de las fórmulas de Lorentz, no porque al medirla se verifique que es cierto. De lo contrario, no haría falta hacer dicha transformación.

    En la construcción del mapa del universo se supone que c y G son constantes y por lo tanto las mediciones que se hacen concuerdan, porque los mapas contienen esa configuración implícitamente.

    No obstante, no siempre se cometen errores, la Astronomía está constantemente aportando datos nuevos o contradictorios.

    Prácticamente en todas las mediciones que se efectúan con la ayuda de Lucifer, si se utiliza la electricidad, al medir aspectos relacionados con la misma se pueden tener problemas con la sensibilidad necesaria o producirse la verificación por efecto del aparato más que por el experimento en sí mismo. En cualquier caso, es un problema común a la investigación básica.

    Otro problema es la existencia de muchísimos datos que se han obtenido por derivación de otros y de la aplicación de leyes aceptadas. Las masas de los planetas, las distancias entre los mismos son ejemplos obvios de dichos casos. También es justo decir que los cálculos son complejos y tienen en cuenta posibles interrelaciones entre los datos.

    Veamos un ejemplo de cómo las mediciones de muchas propiedades no son tan perfectas como cabría esperar. No quiero decir que deberían ser mejores, muy al contrario, mi deseo es manifestar que las limitaciones reales son mucho mayores que lo que el público en general imagina.

    Quizás una de las mayores causas de ciertas confusiones sea el que los programas de divulgación científica siempre intentan mostrar lo más avanzado e impresionante de la ciencia, minimizando las pequeños contrariedades aunque, a veces, sean insalvables.

    Como sabemos, la gravedad terrestre es:

    g = G masa / espacio²

    Donde, según fuentes fidedignas:   g = 9,80665
    G = 6,67266 * 10-11
    Masa = 5,97370 * 1024
    Radio terrestre = 6,378140 * 106

    Ahora bien, tanto la masa como el radio de la Tierra son datos que se obtienen indirectamente. Además hay que tener en cuenta la dificultad de determinar el radio con exactitud milimétrica puesto que no existe una línea dibujada de hasta dónde llega el globo terráqueo.

    De hecho, la gravedad cambia desde el Ecuador a los Polos porque la Tierra está algo achatada. También cambia por el efecto de la fuerza centrífuga como nos muestran los experimentos físicos Vinil Disc, Onda Petrus y Peonza.

    Con la masa pasa lo mismo, no tenemos una balanza tan grande como para pesar la Tierra como si fuese una pelota; incluso habría que tener en cuenta las variaciones de su energía cinética.

Por otra parte, existen distintos tipos de masa. Por ejemplo, la masa correspondiente a la energía cinética tiene características distintas a la masa en reposo, puesto que altera su configuración espacial.

La conclusión a la que pretendo llegar es que no es necesaria la Teoría de la Relatividad para deducir que la masa aumenta con la velocidad y que la relación matemática sea la inversa del seno. Esta relación matemática es típica en teoría física para el caso de magnitudes que se ve afectadas dos veces por la misma variable. Paradójicamente, el decir que la velocidad aumenta con la energía cinética podría ser más correcto desde un punto de vista de causa-efecto.

Situándonos a principios del siglo XX, la velocidad máxima conocida era la de la luz y la masa de los electrones aumentaba con su velocidad. Si de las observaciones se desprende que la relación no es lineal sino exponencial, no creo que fuese muy difícil que alguien hubiera conseguido encontrar las relaciones matemáticas existentes entre masa en reposo y masa total [2a] y [2b] siguientes; y más probablemente si estas relaciones solo son observables a velocidades cercanas a la de la luz.

Del significado conceptual y matemático de las ecuaciones [1] [2b] y [3] se llega a la famosa ecuación [0] sin utilizar para nada la relatividad. De hecho, parece que fue Olinto de Pretto, un industrial y matemático de Venecia, quien publicó por primera vez la fórmula E = m c² en una revista científica llamada Atte, en 1903

En otras palabras, la masa o algunos tipos de masa se incrementan con la velocidad, o mejor al revés; pero no es necesaria ninguna hipótesis de relatividad, no deja de ser un fenómeno físico como el cambio de estado sólido-líquido-gaseoso del agua.

  • Masa propia y energía cinética relativista.

    La transformación  o equivalencia masa-energía:

    [0]   E = m c²

    Esta famosa fórmula es la aportación más llamativa de la Teoría de la Relatividad porque es la base teórica de la bomba atómica.

    Por definición de la Física General tenemos:

    E = fuerza * distancia = N * m
    E = masa * aceleración * distancia = kg * m² / s²
    [1]   E = masa * velocidad²

    Lo que hace algo menos espectacular la ecuación de Einstein anterior [0].

    Sabemos que Einstein llego a esta ecuación como consecuencia de su Teoría de la Relatividad y que como paso previo dedujo la fórmula de la masa relativista:

    [2a]   m = m0 /(1 - v²/c²)½
    γ = 1 /(1 - v²/c²)½   ≈   1 + ½ v²/c²Z

    Donde m es la masa o masa relativista del cuerpo, m0 es la masa en reposo o masa propia y v la velocidad.

    Aunque parezca una fórmula muy complicada, en realidad es bastante simple, la masa relativista es función del producto de la masa en reposo y del inverso del seno del ángulo que formarían la velocidad y la velocidad de la luz si fueran un cateto y la hipotenusa de un triángulo rectángulo.

    Ahora se puede decir que la fórmula de la masa relativista [2a] es también menos espectacular de lo que aparenta. Además, se sigue pudiendo hacer la simplificación después de realizar el desarrollo en serie de Taylor de la constante γ que nos daría por aproximación.

    masa cinética = m - m0
    masa cinética   ≈   m0 (1 + ½ v²/c² )- m0
    [2b]   masa cinética   ≈  m0½ v²/c²

    Desde otra perspectiva, la masa obtiene velocidad cuando se le aplica una fuerza. La energía adicional de la masa se denomina energía cinética y también estaba cuantificada por la Física General. O sea, que tenemos que cuando aumenta la energía cinética aumenta la masa y parece obvio que el proceso inverso también existe.

    [3]   Ec = ½ m0

  • Sistemas de referencia del espacio y tiempo y masa relativista.

    Por otra parte, yo diría que la física relativista mantiene que la masa depende de cada observador, o mejor dicho, de cuál sea el sistema de referencia en que se mida su estado de reposo o movimiento relativo. No deja de ser extraño, o bien la masa no es algo físico o bien lo único que cambia con el sistema de referencia es el conjunto de unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI). Aunque creo que la unidad de masa o kilogramo todavía no lo han relativizado.

    Centrándonos en los corolarios o deducciones de los postulados de la Teoría de la Relatividad Especial, podemos observar los errores que comete e intentar comprender o averiguar las verdaderas leyes de la física con cierta abstracción o distancia de las matemáticas.

    Según qué observadores sirvan como origen del sistema de referencia en el espacio, así los cuerpos tendrán masas diferentes no solo para su misma velocidad física sino para su mismo tiempo. Perdón, mismo tiempo no, por la definición de tiempo relativista, también el tiempo depende del sistema de referencia y, en consecuencia, el principio de simultaneidad ha perdido su significado autónomo. ¡Por este camino de relativizar el lenguaje no se puede ir a ningún sitio!

    Si tomamos como sistema de referencia del espacio uno que no sea el natural o que no sea el más simple, entonces nuestro cerebro tendrá más problemas para interpretar la realidad física, en la medida que el nuevo sistema de referencia se aleje del primero. Un caso ejemplificador sería pensar que es toda la Tierra la que está acelerada bajando hacia una pera que se encuentra a cierta bajura respecto a la misma. Seguro que Newton diría: ¡Esto es la pera!

    Éste es el gran problema que le veo yo a tanta relatividad, hay cosas relativas y cosas que no lo son. Filosóficamente, siempre se puede argumentar lo contrario, pero también podemos decir que la realidad física no existe; pero no creo que siguiéramos en el mundo de la ciencia. Como mucho, podríamos estar practicando el juego de la oca con navajas en lugar de dados. ¡La realidad existe y se trata de entenderla y explicarla de la forma más simple!

Para la Teoría de la Equivalencia Global, la masa depende de la velocidad; pero el aumento de masa cinética se debe a la velocidad medida respecto a su sistema de referencia natural, que es la globina  o estructura reticular de la materia.

Conviene señalar que el sistema de referencia natural de la energía electromagnética no es la globina sino el campo de gravedad. No obstante, estamos entrando en temas un poco especulativos, de ser así la constante de gravedad G se vería afectada por la utilización de sistemas de referencia distintos que impliquen distinta proporción entre masa propia y masa cinética, debido a la doble fuerza de gravedad que opera sobre la energía cinética – al igual que sobre la energía electromagnética. –

Habrá que poner especial cuidado en la interpretación de experimentos como el de los giróscopos de la nave de la NASA Gravity Probe-B.

La definición de movimiento y sus características particulares en función del objeto material que se mueve se expresa en el libro en línea de Física y Dinámica Global.

En el libro de la Mecánica Global se expone una novedosa propuesta sobre la creación de la masa, que implica no solo una Teoría de Gran Unificación por explicar la interacción electro débil y la nuclear fuerte sino una Teoría del Todo (TOE) por unificar también dichas interacciones con la interacción gravitatoria.

Dicho de otra forma, simplificando un poco el modelo físico de la nueva teoría del todo, la masa global depende de la masa en reposo y de la masa cinética que la modula y produce el mecanismo reticular de la energía cinética.

Para ir facilitando la tarea de identificar los diferentes conceptos de realidades físicas e incluso la diferente perspectiva de una misma cosa, he ido mencionando algunos nombres de los utilizados en los libros de la Teoría de la Equivalencia Global.

Al concepto de la masa total en movimiento la llamaré masa global. La masa global estará compuesta por la masa en reposo más el aumento de masa debido al incremento de la velocidad. Al aumento de masa lo podemos llamar masa cinética y es equivalente a la energía cinética dividida por c².

He elegido el término masa cinética para evitar confusiones terminológicas con masa relativista y masa inercial, ya que ambas se utilizan en unas ocasiones como masa total y en otras como masa cinética.

Globina y masa
Mecanismo reticular de la energía cinética  Masa y mecanismo reticular de la energía cinética

Por su parte, el concepto de masa en reposo es confuso, no es una buena denominación por los múltiples sistemas de referencia que se utilizan en la física relativista. Por eso nos quedaremos con el concepto de masa propia,  definido como reposo real sobre su sistema de referencia natural.

masa global = masa propia + masa cinética

Estos conceptos de masa son muy importantes puesto que su origen, su destino y sus relaciones físicas son distintos en la Mecánica Global y en la Dinámica Global, como partes de la teoría del todo que configuran la Teoría de la Equivalencia Global.

La ecuación [2a] es ahora la ecuación de la masa global. Ahora bien, es patente la coincidencia de la relación de incremento de la masa con la velocidad con la ecuación deducida por Einstein a partir de su mecánica relativista.

A mi juicio, ésta es una de las grandes casualidades que confundieron a la comunidad científica.

En otras palabras, si cada vez que nos aparece un fenómeno físico que sigue en alguna medida una transformación debida a las formas derivadas del teorema de Pitágoras o, lo que es lo mismo, relaciones entre variables que siguen la proporción del seno, del coseno o de sus inversos, se decidiera relativizar el tiempo, ahora mismo no podríamos saber en qué año nos encontrábamos.

Pero eso no es lo que ha ocurrido históricamente, en esta ocasión hubo más casualidades y no encontraron la piedra filosofal, como ya he comentado en otros apartados.

 

© 2005 Todos los derechos reservados