Existen
leyes generales que todos los fenómenos físicos deben cumplir, ya sean gravitatorios
u ondulatorios, eléctricos o magnéticos. Los físicos las han observado; se
trata de magnitudes inmutables: si se reducen en un lugar, aumentan en otro un
valor exactamente igual, incluso aunque se modifiquen aspectos de la realidad.
Han acordado llamarlas leyes de conservación, y son hermosas por su sencillez: me
fijaré en cuatro de ellas.
En una explosión o en
cualquier choque el momento lineal (una magnitud en la que interviene la masa y
la velocidad) del conjunto de los objetos que intervienen permanece invariable.
¿El lector distraído aún no se ha asombrado? Fíjese que cumple la misma ley tanto
la ciclópea explosión supernova de una estrella como el explosivo colocado por
un malvado terrorista, tanto el choque de átomos que propicia una reacción
química en nuestro cerebro como la desafortunada colisión de un motorista con
un camión.
Cualquier objeto que gire
mantiene invariable su momento angular (una magnitud en la que intervienen la
masa, la velocidad y la curvatura del giro); y de nuevo nos invade la sorpresa
cuando detectamos que cumple la ley tanto una gigantesca galaxia como el
diminuto electrón de un átomo, tanto un planeta como la elegante bailarina sobre
patines que estira y encoge sus brazos para cambiar su velocidad de rotación.
Coloquemos un animal,
con los alimentos para que pueda vivir, en una cámara aislada del exterior (que
impida incluso el intercambio de luz y calor con el ambiente externo). Observaremos
varias transformaciones: parte de la energía contenida en los nutrientes se
transformará en el movimiento y trabajo necesario para mantener la vida, otra
porción se convertirá en calor; sin embargo notaremos que la cantidad total de
energía dentro del receptáculo permanecerá invariable.
En un planeta, y
durante un tiempo pequeño, la cantidad de masa se conserva si no hay reacciones
nucleares o radiactividad por medio, dicho con otras palabras, la cantidad de átomos permanece inmutable. Aseguro, sin temor a equivocarme, que el número de
átomos de carbono terrestres (o de otros elementos no radiactivos) no cambia, unas
veces se hallará en los minerales, otras estará en el aire o el agua, y otras
formará una merluza o una azalea, pero si se acumula mucho carbono en los seres
vivos necesariamente debe disminuir en los otros lugares.
Muchos humanos lo
ignoran: la naturaleza impone unos límites que no se pueden superar.
6 comentarios:
Estimado amigo
1º Las leyes de conservación tercera y cuarta técnicamente se llaman ley de conservación de la energía y ley de la conservación de la masa; ateniéndonos a la teoría de la relatividad de Einstein, la masa es una de las formas que tiene la energía de manifestarse, por lo tanto podemos englobarlas en una sola. Sin embargo, como en condiciones normales la masa no se convierte en energía o viceversa, es más habitual considerarlas por separado.
2º Observarás que me permito cambiar un poco la ley de conservación de la masa, que descubrió Lavoisier hace un par de siglos; anuncio que se conserva el número de átomos; no miento mientras no existan reacciones nucleares por el medio.
Saludos cordiales
Epi
Estimado amigo
1º No debes confundir masa y peso: masa viene siendo la cantidad de materia que tiene un objeto y peso es la fuerza de gravedad con la que lo atrae la Tierra; en la Luna tu masa permanecería invariable, pero tu peso se reduciría a la sexta parte.
2º Hay dos maneras de maneras de referirse a la masa, que define Isaac Newton. La masa inercial que se mide a partir de la segunda ley del movimiento de Newton (se mide con un dinamómetro, un cronómetro y un metro); y la masa gravitatoria que se mide a partir de la ley de gravedad de Newton (se mide con un balanza). Se trata de dos masas, a priori diferentes, que se postula que son idénticas en la ley de gravedad de Einstein (teoría de relatividad general).
Saludos cordiales
Estimada amiga
1º Simplificando lo que es muy complejo te diré que las tres leyes de conservación se deben a simetrías que presenta la naturaleza: simetría con respecto al tiempo (conservación de la energía), simetría respecto a la traslación en el espacio (conservación del momento lineal) y simetría respecto a la rotación (conservación del momento angular).
2º Puedes ampliar estas ideas leyendo un delicioso libro de Feynman, “El carácter de la ley física”. Tiene conferencias, la conferencia tres está dedicada a las leyes de conservación y la conferencia cuatro a las simetrías. Hallarás las explicaciones muy sencillas, sin usar herramientas matemáticas.
3º Como anécdota te cuento que fue una matemática, Emmy Noether, quien demostró la relación entre las leyes de conservación y las simetrías.
Saludos cordiales
Estimado amigo
1º Para que sea válida la ley de conservación del momento angular deben darse algunas condiciones que resulta difícil de comentar sin recurrir a la jerga técnica (el momento de la fuerza que produce el giro debe ser nulo).
2º El momento angular de un cuerpo sólido y rígido que rota respecto a un eje puede interpretarse como su resistencia a la variación de la velocidad angular.
Saludos
Estimado amigo
La ley de conservación del momento lineal se aplica en cualquier choque o explosión cualquiera que sea el tamaño de los objetos. Tanto sea la detonación de un cartucho de dinamita, como la explosión de una estrella, como la descomposición de una molécula grande en varias pequeñas. Lo mismo sucede para los choques: tanto podemos referirnos a los choques entre moléculas, átomos o partículas subatómicas como al accidente entre dos vehículos, o al placaje entre dos jugadores de rugby, o a la colisión entre dos bolas de billar o, si pasamos al macrocosmos, a un choque entre galaxias, estrellas o a la colisión entre un cometa y un planeta. No importa el tamaño siempre se cumple la misma ley. Los científicos -yo también- encuentran belleza en eso.
Saludos
Estimado amigo
1º En cierta manera, sí, podemos considerar el espín de una partícula elemental como el momento angular de esa partícula elemental.
2º También es afirmativa la segunda pregunta. El momento angular de una partícula no puede tomar cualquier valor, sólo adquiere valores que son múltiplos de cierta cantidad constante que se conoce con exactitud.
Saludos
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