El Universo hubiera podido ser un desierto de partículas baldías, pero no lo ha sido. La materia es la fuente de la luz, del calor y la energía, es lo que da forma y propiedades a las cosas, ya estaba cuando la vida no existía y es la causa más primitiva de su evolución, está en el tejido neuronal que nos da la razón y nos hace conscientes de la realidad… ¡La materia lo es todo!

domingo, 15 de septiembre de 2013

11.- Igualando causa y efecto.


La causa de la gravedad parece ser la tensión que soportan dos campos, y los efectos son movimientos acelerados cuando no existen restricciones que impidan los movimientos, pero el reposo relativo no impide que los pesos manifiesten la presencia de una tensión. En la causa y en el efecto existen fuerzas o acciones que se pueden igualar aunque sus raíces físicas no sean las mismas. Si fueran las mismas, la aceleración debería ser una propiedad de cada punto del espacio y no de los cuerpos, pero se hace difícil creerlo, porque las cargas eléctricas en reposo también deberían emitir radiación electromagnética, y no lo hacen.
Es muy extraño eso que llamamos masa de los cuerpos, podría ser una cantidad de materia, o la relación entre su peso y el de otro que sirve de referencia. Podría ser la relación entre dos caudales, o dos superficies. Podría ser la relación entre magnitudes físicas cualesquiera, siempre que dicha relación se mantenga invariable respecto del patrón de medida, que es un cilindro metálico elegido de forma arbitraria. En ese cilindro también se manifiesta un peso, y si la materia que vemos no es más que la proyección local de campos que no vemos, en ese cilindro también existe un caudal, y tantas superficies como las secciones en que pueda dividirse su corriente.
Cuando comparamos un cuerpo con ese cilindro patrón, ¿cuál de todas esas magnitudes nos da una relación equivalente a su masa? La masa puede ser cualquier magnitud que se derive de la forma en que interpretamos a la materia, y las fuerzas pueden surgir de magnitudes diferentes, como por ejemplo de una aceleración, pero también de una presión o de una tensión. Por lo tanto, cuando determinamos una masa, la verdadera magnitud que medimos dependerá del procedimiento de medida y de cómo interpretamos la realidad. De todas las formas llegaremos al mismo resultado, pero los resultados iguales no demuestran que las medidas correspondan al mismo tipo de magnitud física.
En el apartado 9 se ha interpretado el campo de una masa como si fuera un sólido de masa y velocidad variables, llegando a la conclusión de que las variaciones de masa deben compensar una aceleración tangencial que no desaparece. Se entiende que este punto de vista corresponde al efecto resultante de una acción central que representa la causa, y no puede tener componente tangencial.
La causa queda definida por la ecuación 46 del apartado anterior, pero su valor finito no basta para dinamizar una masa infinita. Adicionalmente, el retardo de transporte no se ha tenido en cuenta ni en la causa ni en el efecto. Estos dos problemas desaparecen si entendemos que un campo está compuesto por infinitas secciones y que su masa localizada no es más que una de las infinitas secciones, hasta la que se propaga la causa o acción central. Por lo tanto, en cualquier instante, toda sección de la corriente estará siendo afectada por una acción central que se propaga con velocidad finita, y con retraso. Todo el conjunto de acciones retardadas que se aplican a las infinitas secciones sí puede dar como resultado un valor infinito y dinamizar el campo completo.
Por otra parte, si es cierto que los campos reaccionan y se tensan, deberían comportarse como un sólido que amortigua los impulsos o acciones que lo recorren, de forma que las acciones propagadas tendrían una variación lineal entre la masa localizada y el campo central. Si la materia es una realidad fluida y realimentada, las magnitudes físicas que se propagan deberían tender a igualarse en cada intercambio de movimiento. De ser así, el problema del retardo de transporte podría estar implícito en la distribución de masa primitiva de los campos, y no sería necesario tenerlo en cuenta si encontramos la distribución correcta.
Según el apartado 9, el efecto o consecuencia de la acción central se puede obtener sustituyendo los resultados de las ecuaciones 43 y 45 en la ecuación 44 como indica el siguiente desarrollo, donde vemos que en la ecuación 47 ya no existe la masa acumulada (m) ni su variación con el tiempo. Solo queda la distancia (r) al centro de masas y la velocidad angular, además de sus derivadas, siendo Vr la velocidad radial o primera derivada de la distancia, y siendo ar la segunda derivada de la distancia.

La masa acumulada (m) se puede obtener integrando la masa primitiva del campo como vemos a continuación, cuyo resultado nos dice que es proporcional a la masa primitiva asintótica m’0, que es una constante propia del campo y equivalente a su caudal.

Eso significa que m’0 se puede incluir en la constante de la ecuación 45, y la ecuación 47 se convierte entonces en la siguiente, donde la constante pasa a ser la correspondiente a la unidad de masa por quedar multiplicando a la masa m’0:

Se supone entonces que el resultado de la ecuación 49 es la consecuencia de la acción central que indica la ecuación 46 del apartado anterior, pero como dicha acción se propaga y se distribuye por todo el campo, es necesario determinar de qué forma lo hace y cómo debe integrarse antes de igualar su resultado con la ecuación 49, lo cuál no parece sencillo.
Si lo aplicamos a una órbita circular, en la ecuación 49 se anula la velocidad radial (Vr), la variación de la velocidad angular y la segunda derivada de la distancia (ar). Además el producto r2ω representa la velocidad areolar y será constante porque también lo será la distancia y la velocidad angular. Por lo tanto no queda más que el producto de la masa m’0, una constante, y la aceleración centrípeta -rω2.
Por la otra parte, la acción que representa la ecuación 46 tiene que distribuirse de forma constante por todo el campo, ya que si la órbita es circular no puede variar la distancia ni el radio de enlace. Eso parece significar que la suma de sus efectos sobre cada sección del campo debe ser una acción invariable por cada elemento de masa acumulada, pero sacando factor común a dicha acción invariable quedará la masa acumulada completa. Como la acción total debe ser por unidad de masa para que se pueda multiplicar por cada incremento de masa del campo, debe eliminarse m’0 de la acción central como vemos a continuación, donde se iguala el efecto descrito en el párrafo anterior con la causa que se acaba de comentar, en el caso de órbita circular.






Nótese que el término m’0 siempre representa el campo completo, mientras que el factor exponencial siempre representa a la unidad de masa porque su valor es la unidad cuando la distancia r tiende a infinito. Por lo tanto, para que la acción total de la ecuación 46 sea por unidad de masa, debe anularse m’0 y cambiarlo por el correspondiente incremento de masa en cada término del sumatorio. En consecuencia, la masa m y sus incrementos tendrían que ser masa primitiva (caudales) y no masa acumulada del campo completo.
¿Debe descartarse entonces el concepto de masa acumulada y cambiarlo por masa primitiva? Enseguida trataremos ese problema, pero antes indicaremos que la ecuación 50 iguala dos magnitudes que no son equivalentes físicamente, por un lado densidad o tensión del campo de mayor masa y por otra parte aceleración centrípeta. Es completamente equivalente al modelo de gravedad que se trató en la segunda parte, y aunque ya suene redundante, es equivalente a la gravedad de Newton en el caso de una relación entre masas muy pequeña…
El radio de enlace (Re) sigue siendo el principal problema a superar porque no está claro de qué forma se relaciona con la distancia y la deformación de los campos. Si el concepto de masa acumulada es correcto (tal como expresa la ecuación 48) y sabemos que debe ser una constante aunque varíe la distancia, entonces el radio de enlace y la masa acumulada no deberían ser proporcionales, ya que si lo fueran también debería ser constante el radio de enlace. Eso es lo que vamos a comprobar definitivamente a fin de validar o descartar el concepto de masa acumulada:

Definitivamente, si anular la suma de términos tangenciales exige una masa acumulada constante, entonces el radio de enlace también lo será, y eso parece ser incompatible con una distancia variable. La ecuación 45 nos indica que debe ser constante el producto mr2ω, pero no necesariamente la masa m si se admite alguna variación de la velocidad areolar r2ω. El problema es que dicha variación tiene que ser muy pequeña, porque sabemos que las leyes de Newton se cumplen casi a la perfección aunque no expliquen los efectos relativistas. La masa podría ser variable, pero no lo suficiente para que el radio de enlace cambie significativamente con la distancia.
Aunque las variaciones de masa sean muy pequeñas, las ecuaciones 47 y 49 no se pueden descartar, pero sí podemos cuestionar otra vez el concepto de masa. Efectivamente, la masa de los campos que se localiza en el centro de masas carece de movimiento real, pero seguramente ha sido incorrecto que sus proyecciones hacia posiciones localizadas deban tener solamente componente real. Los campos están formados por hilos de corriente que fluyen en todo un abanico de direcciones, desde radios pequeños hasta un radio infinito. Según la relatividad ya es familiar considerar que la masa varía en la dirección del movimiento, no es extraño entonces que cada hilo de corriente de un campo aumente su proyección real si disminuye su radio de conexión con el campo central, es decir, si aumenta el ángulo alfa según la figura.
Aunque la masa acumulada por un campo no pueda ser casi constante, sí podría serlo la proyección real, y eso significa que el radio de enlace (Re) debería ser el que resultaría de hacer constante a la proyección real de la masa. Cuando la distancia o deformación d aumente, los ángulos alfa del abanico de corrientes aumentarán, y con ello las proyecciones reales de sus masas. Si aumenta entonces el radio de enlace se incrementarán las proyecciones imaginarias, disminuirá la densidad de las corrientes del campo, y las reacciones (más pequeñas) se proyectarán en menor proporción en la dirección real de la deformación del campo. Nótese que la deformación d es la misma para todos los hilos de corriente y se puede considerar como proyección real de una distancia, pero no de las reacciones que definen la “masa”. Aumentando Re, las corrientes apuntan más en la dirección imaginaria, pierden densidad y pierden capacidad de reacción en la dirección real.
De la ecuación de la masa primitiva (m’) se puede despejar el radio r que corresponde a un valor cualquiera de m’. Para ese radio, un hilo de corriente infinitesimal (dm’) se despegará del campo central formando un ángulo alfa, pero la reacción del hilo en la dirección de la deformación ya no será equivalente a la corriente dm’ sino a dm.

Sustituyendo la expresión de r en la otra expresión recuadrada, se puede integrar el resultado para obtener completa la proyección real de todo el caudal m’, desde cero hasta el valor asintótico m’0. Nótese en el siguiente desarrollo que la relación d/Re es muy pequeña y se desprecia.

Nótese igualmente que se ha cambiado el signo negativo del resultado porque procede del cuadrado de un logaritmo neperiano, que siempre será positivo.
La conclusión es evidente: La única forma de que se mantenga constante la masa primitiva en proyección real (m), es obligando al radio de enlace (Re) a ser proporcional a la deformación del campo (d), y la causa que puede imponer dicha obligación es que debe anularse la suma de acciones tangenciales, ya que no pueden ser originadas por el campo central.
Insistimos una vez más en que hablar de masa es demasiado subjetivo, pero sabemos que guarda una relación directa con las reacciones que resultan de aplicar acciones externas. Como dichas acciones tienen la dirección real en que se deforma el campo, es necesario proyectar las reacciones en esa dirección, reacciones de una masa primitiva que como sabemos es un caudal.
Si la conclusión es correcta, el radio de enlace queda determinado de forma definitiva, validando el modelo de gravedad propuesto en la segunda parte. Sin embargo, un retardo de transporte implica un pequeño retraso del radio de enlace respecto de la deformación del campo, lo que implica una masa en proyección real que ya no será exactamente constante cuando varía la distancia. Esa pequeña variación de la masa debe ser compensada con otra pequeña variación de la velocidad areolar, pero el producto de masa y velocidad areolar será constante como expresa la ecuación 45.
Es importante reconocer que la masa en el desarrollo anterior es masa primitiva (caudal), y no masa acumulada. De haber sido masa acumulada, tendríamos que haber multiplicado por la deformación d a cada hilo de corriente, y hubiera resultado un radio de enlace proporcional al cuadrado de la deformación del campo. Como el radio de enlace ya está elevado al cuadrado en la acción del campo central según la ecuación 46, la gravedad resultaría inversamente proporcional a la cuarta potencia de la distancia, que es inaceptable.
No se puede considerar masa acumulada sino masa primitiva, caudal que reacciona en mayor medida cuanto más frontal sea su impacto, y su reacción en dirección real tiende a ser constante y máximo, tal como se observa en la gráfica del desarrollo anterior. De ser así, dos campos que interaccionan por gravedad estarán optimizando permanentemente su capacidad de reacción.



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