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Espacio (física)

Diciembre 12, 2021

El espacio físico es el lugar donde se encuentran los objetos y en el que los eventos que ocurren tienen una posición y dirección relativas.[1]​ El espacio físico es habitualmente concebido con tres dimensiones lineales, aunque los físicos modernos usualmente lo consideran, con el tiempo, como una parte de un infinito continuo de cuatro dimensiones conocido como espacio-tiempo, que en presencia de materia es curvo. En matemáticas se examinan espacios con diferente número de dimensiones y con diferentes estructuras subyacentes. El concepto de espacio es considerado de fundamental importancia para una comprensión del universo físico aunque haya continuos desacuerdos entre filósofos acerca de si es una entidad, una relación entre entidades, o parte de un marco conceptual.

Muchas de estas cuestiones filosóficas surgieron en el siglo XVII, durante el desarrollo temprano de la mecánica clásica. Según Isaac Newton, el espacio era absoluto, en el sentido de que era permanente y existía independientemente de la materia.[2]​ En cambio, filósofos como Gottfried Leibniz, pensaban que el espacio era una colección de relaciones entre objetos, dada por su distancia y dirección desde otro. En el siglo XVIII, Immanuel Kant, consecuente con la filosofía idealista, describió el espacio y el tiempo como formas a priori, es decir, existentes solo en la mente humana, no fuera de ella, que nos permiten estructurar experiencias.

En los siglos XIX y XX los matemáticos comenzaron a examinar la geometría no euclidiana, cuyo espacio puede decirse que es curvo, más que plano. De acuerdo a la teoría general de la relatividad de Albert Einstein el espacio alrededor de los campos gravitatorios se desvía del espacio euclídeo.[3]​ Pruebas de la relatividad general han confirmado que el espacio no euclídeo provee un mejor modelo para la forma del espacio.

Filosofía del espacio

Artículo principal: Filosofía del espacio y el tiempo

Leibniz y Newton

En el siglo XVII, la filosofía del espacio y el tiempo emergió como un ítem central en epistemología y metafísica. En su corazón, Gottfried Leibniz, el filósofo y matemático alemán, e Isaac Newton, el físico y matemático inglés, elaboraron dos teorías opuestas de lo que es el espacio. En vez de ser una entidad que existe independientemente de y por sobre la materia, Leibniz sostuvo que el espacio no es más que una colección de relaciones espaciales entre objetos en el mundo: "space is that which results from places taken together".[4]​ Las regiones desocupadas son aquellas que podrían tener objetos en ellas, y así relaciones espaciales con otros lugares. Para Leibniz, el espacio era una abstracción idealizada de las relaciones entre las entidades individuales o sus posibles localizaciones y entonces no sería continuo sino discreto.[5]​

El espacio podría pensarse de manera similar a las relaciones entre los miembros de una familia. Aunque las personas de una familia están relacionadas entre sí, las relaciones no existen independientemente de la gente.[6]​ Leibniz sostuvo que el espacio no podría existir independientemente de los objetos en el mundo porque eso implicaría una diferencia entre dos universos exactamente iguales excepto por la localización del mundo material en cada universo. Pero no habría manera de distinguirlos entre sí ya que, conforme al principio de identidad de los indiscernibles, no habría ninguna diferencia real entre ellos. De acuerdo con el principio de razón suficiente, cualquier teoría del espacio que implique la posibilidad de que existan estos dos universos, debería ser incorrecta.[7]​

Newton tomó el espacio como algo más que las relaciones entre los objetos materiales y basó su posición en la observación y la experimentación. Para un relativista puede no haber diferencia entre movimiento inercial, en el cual los objetos viajan a una velocidad constante, y movimiento no inercial, en el cual la velocidad cambia con el tiempo, ya que todas las mediciones espaciales son relativas a otros objetos y sus movimientos. Pero Newton sostuvo que puesto que el movimiento no inercial genera fuerzas, este debe ser absoluto.[8]​ Él usó el ejemplo del agua en un cubo girando para demostrar su argumento. El agua en un cubo colgado de una soga y puesto a girar, comienza con una superficie plana. Después de un tiempo, como el cubo sigue girando, la superficie del agua se hace cóncava. Si el giro del cubo se detiene, entonces la superficie del agua sigue siendo cóncava, ya que sigue girando. La superficie cóncava, por consiguiente, no es al parecer el resultado del movimiento relativo entre el cubo y el agua.[9]​ En lugar de ello, Newton sostuvo, debe ser el resultado de movimiento no inercial en relación con el espacio mismo. Durante varios siglos el argumento de cubo fue decisivo para demostrar que el espacio debe existir independientemente de la materia.

Kant

En el siglo XVIII el filósofo alemán Immanuel Kant desarrolló la teoría del conocimiento en la que el conocimiento sobre el espacio puede ser a la vez a priori y sintético.[10]​ Según Kant, el conocimiento acerca del espacio es sintético, en que las afirmaciones sobre el espacio no son simplemente verdaderas en virtud del significado de las palabras en la declaración. En su trabajo, Kant rechazó la visión de que el espacio debe ser una sustancia o relación. En cambio, llegó a la conclusión de que el espacio y tiempo no son descubiertos porque no son características objetivas del mundo, sino realidades a priori que existen solo en nuestra mente; son propiedades de nuestra mente que nos permiten estructurar los elementos de nuestra experiencia.[11]​

Geometría no euclidiana

Los Elementos de Euclides contienen cinco postulados que son la base de la geometría euclidiana. Uno de ellos, el postulado de las paralelas ha sido materia de debate entre los matemáticos por muchos siglos. Este postula que en cualquier plano sobre el cual hay una línea recta L1 y un punto P fuera de aquella L1, hay solo una línea recta L2 sobre el plano que pasa por ese punto P y es paralela a L1. Hasta el siglo XIX, pocos dudaban de la veracidad de ese postulado; a pesar del debate centrado en si era necesario como un axioma, o si se trataba de una teoría que podría derivarse de los otros axiomas.[12]​ Alrededor de 1830, el húngaro János Bolyai y el ruso Nikolai Ivanovich Lobachevsky publicaron por separado tratados sobre un tipo de geometría que no incluía el postulado de las paralelas, llamada geometría hiperbólica. En esta geometría, un número infinito de líneas paralelas pasa a través del punto P. Consecuentemente, la suma de los ángulos de un triángulo es menor de 180.o y la circunferencia de un círculo en relación a su diámetro es mayor que pi. En la década de 1850, Bernhard Riemann desarrolló una teoría equivalente llamada geometría elíptica, en la cual no pasan líneas paralelas a través de P. En esta geometría, los ángulos de los triángulos suman más de 180.o y los círculos tienen una razón entre la circunferencia y el diámetro menor que pi.

Tipo de geometría Número de paralelas Suma de ángulos en un triángulo Razón entre la circunferencia y el diámetro de un círculo Medición de curvatura
Hiperbólica Infinito < 180.o > π < 0
Euclídea 1 180.o π 0
Elíptica 0 > 180.o < π > 0

Gauss y Poincaré

Aunque hubo un consenso predominante kantiano en el momento, una vez que las geometrías no-euclidianas se habían formalizado, algunos empezaron a preguntarse si el espacio físico es curvo o no. Carl Friedrich Gauss, el matemático alemán, fue el primero en considerar una investigación empírica de la estructura geométrica del espacio. Pensó en hacer una prueba de la suma de los ángulos de un triángulo estelar enorme y hay informes de que realmente llevó a cabo una prueba, en pequeña escala, triangulando cimas de montañas en Alemania.[13]​

Henri Poincaré, mátemático y físico francés del siglo XIX, introdujo una idea importante en la que intentó demostrar la inutilidad de cualquier intento de descubrir cuál geometría se aplica al espacio mediante un experimento.[14]​ A su juicio, los científicos se enfrentarían a una difícil situación si se confinaran en la superficie de una gran esfera imaginaria con propiedades particulares, conocida como una esfera-mundo. En este mundo, la temperatura suele variar de una manera en la que todos los objetos se expanden y contraen en proporciones similares en diferentes lugares de la esfera. Con una adecuada caída de la temperatura, si los científicos tratan de usar varas de medir para determinar la suma de los ángulos de un triángulo, pueden ser llevados a pensar erróneamente que habitan un mundo plano, en vez de una superficie esférica.[15]​ De hecho, los científicos no pueden determinar, en principio, si habitan en un mundo plano o esférico y, sostuvo Poincaré, lo mismo ocurre para el debate sobre si el espacio real es euclidiano o no. Para él, cuya geometría se utilizó para describir el espacio, era una cuestión de convención.[16]​ Desde que la geometría euclidiana es más simple que la no euclidiana, asumió que la primera siempre se utiliza para describir la "verdadera" geometría del mundo.[17]​

Einstein

En 1905, Albert Einstein publicó un documento sobre una teoría de la relatividad especial, en el cual proponía que el espacio y el tiempo se combinaban en una única construcción conocida como espacio-tiempo. En esta teoría, la velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores —lo que resulta en que dos eventos que parecen simultáneos para un observador particular no lo serán para otro observador si ambos están en movimiento uno respecto del otro—. Por otra parte, un observador medirá un reloj en movimiento andar más lentamente que uno estacionario con respecto a ellos; y las medidas de los objetos tienden a reducirse en la dirección en la que están en movimiento respecto al observador.

En los diez años siguientes Einstein trabajó en una teoría general de la relatividad, la cual describe cómo la gravedad interactúa con el espacio-tiempo. En vez de ver la gravedad como un campo de fuerzas actuando en el espacio-tiempo, Einstein sugirió que ella modifica la estructura geométrica de este.[18]​ De acuerdo con la teoría general, el tiempo marcha más despacio en lugares con menor potencial gravitatorio y los rayos de luz se desvían en presencia de un campo gravitatorio. Científicos han estudiado la conducta de los púlsares binarios, confirmando las predicciones de las teorías de Einstein y la geometría no euclidiana es por lo general utilizada para describir el espacio-tiempo.

Matemáticas

En la matemática moderna los espacios matemáticos están definidos como conjuntos con alguna estructura añadida. Con frecuencia se describe como los diferentes tipos de variedades, que son espacios que se aproximan al espacio euclídeo, cuyas sus propiedades se definen en gran medida por la conexión local de los puntos que se encuentran en cada una de ellas. Sin embargo, hay muchos objetos matemáticos diversos que son llamados espacios. Por ejemplo, los espacios de funciones en general no tienen estrecha relación con el espacio euclídeo.

Geometría

La geometría clásica fue una de los primeros desarrollos de la matemática que trató de capturar y formalizar la noción intuitiva de espacio físico. La geometría muy probablemente se originó en problemas prácticos relacionados con la agrimensura.

Espacios vectoriales

Un refinamiento de la geometría clásica consistió en definir la estructura de espacio vectorial normado a partir de las propiedades particulares del espacio euclídeo. En un espacio de ese tipo se pueden definir distancias (y por tanto áreas o volúmenes) y se pueden formalizar otras nociones métricas.

Física

Mecánica clásica

El espacio es una de las pocas magnitudes fundamentales de la física, en el sentido de que no se puede definir a través de otras magnitudes físicas fundamentales, al no conocerse nada más fundamental en la actualidad. Por otra parte, puede estar relacionada con otras magnitudes fundamentales. Así, como otras magnitudes fundamentales (como tiempo y masa), el espacio puede ser explorado a través de la medición y el experimento.

Astronomía

Artículo principal: Astronomía

La astronomía es la ciencia relacionada con la observación, análisis y medición de los objetos del espacio exterior.

Mecánica relativista

Artículo principal: Teoría de la relatividad

Antes del trabajo de Einstein en física relativista, el espacio y el tiempo eran vistos como dimensiones independientes. Los descubrimientos de Einstein demostraron que estos pueden combinarse matemáticamente en un objeto llamado espacio-tiempo. Resulta que las distancias en el espacio o en el tiempo separadamente no son invariantes respecto de la Transformación de coordenadas de Lorentz, pero sí las distancias en el espacio-tiempo de Minkowski a lo largo de intervalos de espacio-tiempo; lo que justifica el nombre.

Además, el tiempo y las dimensiones del espacio no deben verse como el equivalente exacto en el espacio-tiempo de Minkowski. Uno puede moverse libremente en el espacio pero no en el tiempo. Así, el tiempo y las coordenadas del espacio son tratados de manera diferente en la relatividad especial (en donde el tiempo a veces se considera una coordenada imaginaria) y en la relatividad general (donde se usan diferentes para los componentes espaciales y temporales de la métrica del espacio-tiempo).

Además, en la teoría de la relatividad general de Einstein, se postula que el espacio-tiempo está distorsionado geométricamente (curvado) cerca de masas gravitacionalmente significativas.[19]​

Hay experimentos en curso para intentar medir directamente ondas gravitacionales. Esto es esencialmente soluciones a las ecuaciones de la relatividad general, que describen ondas del espacio-tiempo en movimiento. Pruebas indirectas de esto se han encontrado en el movimiento de los sistemas binarios de Hulse-Taylor.

Cosmología

Artículo principal: Forma del universo

La teoría de la relatividad conduce a la cuestión cosmológica de cuál es la forma del universo y de dónde procede el espacio. Parece que el espacio fue creado en el Big Bang y se ha expandido desde entonces. La forma general del espacio no se conoce, se sabe que el espacio se expandió muy rápidamente debido a la inflación cósmica. Alan Guth conocido por su Teoría de la Inflación, presentó las primeras ideas en un seminario en el Stanford Linear Accelerator Center el 23 de enero de 1980.

Gravedad cuántica

Artículos principales: Gravedad cuántica y Espuma cuántica.

El primer físico que se percató que la mecánica cuántica debían comportar cambios en la estructura del espacio-tiempo a muy pequeña escala fue Matvei Bronstein en los años 1930. La comprensión de la creación de pares de partícula y antipartícula llevó a la comprensión de que escalas muy pequeñas del orden de la longitud de Planck el espacio-tiempo tendría que diferir notablemente del modelo de variedad diferenciable usado en la teoría de la relatividad general. Actualmente (2021) no se dispone de ninguna teoría exacta y completa de gravedad cuántica, es decir, no se de una teoría cuántica de campos para el campo gravitatorio, aunque se intuyen algunas de las consecuencias que dicha teoría tendría para la estructura del espacio-tiempo. La intuición de la mayor parte de físicos actuales, es que a muy pequeña escala el espacio-tiempo podría ser "hervidero" de partículas y antipartículas virtuales que hacen que a muy pequeña escala el espacio-tiempo parezca una espuma cuántica aleatoria y altamente irregular y cambiante.

Medición espacial

Artículo principal: Medición

La medición del espacio físico ha sido importante desde hace mucho tiempo. Aunque las sociedades anteriores se habían desarrollado sistemas de medición, el Sistema Internacional de Unidades, (SI), es ahora el más comúnmente utilizado en la medición del espacio, y es casi universalmente utilizado dentro de la ciencia.

En la actualidad, el intervalo de espacio estándar, llamado metro patrón o simplemente metro, es definido como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de exactamente 1 / 299.792.458 de segundo. Esta definición, junto con la definición actual de segundo, se basa en la teoría de la relatividad especial en la cual la velocidad de la luz desempeña el rol de una constante fundamental de la naturaleza.

Geografía

La geografía es la rama de la ciencia relacionada con la identificación y descripción de la Tierra, utilizando la conciencia espacial para tratar de entender por qué las cosas existen en lugares específicos. La cartografía es la asignación de espacios para permitir una mejor navegación, para propósitos de visualización y de actuar como un dispositivo de localización. La geoestadística emplea conceptos estadísticos para la recolección de datos espaciales con el fin de crear una estimación de los fenómenos observados.

El espacio geográfico es habitualmente considerado como el terreno que puede ser apropiado (en cuyo caso es visto como finca, parcela o territorio). Mientras que algunas culturas basan sus leyes en la propiedad privada del espacio, otras se identifican con enfoques comunales de la propiedad de la tierra, mientras que algunas otras, como los aborígenes australianos, en vez de considerar la tierra como propiedad, invierten la relación y se consideran propiedad de la tierra que habitan.

La propiedad del espacio no está restringida a la tierra. La propiedad del espacio aéreo y de las aguas internacionales es decidida internacionalmente. Otras formas de propiedad han sido recientemente establecidas a otros espacios; por ejemplo, las bandas de frecuencia de radio del espectro electromagnético o el ciberespacio.

El espacio público es el lugar donde cualquier persona tiene el derecho de circular, en oposición a los espacios privados, donde el paso puede ser restringido, generalmente por criterios de propiedad privada, reserva gubernamental u otros. Por tanto, es aquel espacio de propiedad pública, dominio y uso público.

Psicología

Los psicólogos comenzaron por primera vez a estudiar cómo percibimos el espacio en la mitad del siglo XIX. Todo lo concerniente a esos estudios es ahora una rama de la psicología. Los psicólogos analizan la percepción del espacio en lo relacionado con cómo reconocemos un objeto físico o percibimos sus interacciones.

Estudios más especializados incluyen la percepción amodal y la permanencia de los objetos. La percepción de los alrededores es importante debido a su relevancia necesaria para la supervivencia, especialmente con respecto a la caza y la autoconservación así como para la idea del espacio personal.

Se han encontrado fobias relacionadas con el espacio, incluyendo la agorafobia (el miedo a los espacios abiertos), la astrofobia (el miedo al espacio celeste) y la claustrofobia (el miedo a los espacios cerrados).

Véase también

Referencias

Notas al pie

  1. Britannica Online Encyclopedia: Space
  2. French and Ebison, Classical Mechanics, p. 1
  3. Carnap, R. An introduction to the Philosophy of Science
  4. Leibniz, Quinta carta a Samuel Clarke.
  5. Vailati, E, Leibniz & Clarke: A Study of Their Correspondence p. 115
  6. Sklar, L, Philosophy of Physics, p. 20
  7. Sklar, L, Philosophy of Physics, p. 21
  8. Sklar, L, Philosophy of Physics, p. 22
  9. Newton's bucket
  10. Carnap, R, An introduction to the philosophy of science, p. 177-178
  11. Lucas, John Randolph. Space, Time and Causality. p. 149. 
  12. Carnap, R, An introduction to the philosophy of science, p. 126
  13. Carnap, R, An introduction to the philosophy of science, p. 134-136
  14. Jammer, M, Concepts of Space, p. 165
  15. Un medio con un ídice de refracción variable puede incluso usarse para doblar la trayectoria de la luz y nuevamente engañar a los científicos si tratan de utilizar la luz para trazar su geometría.
  16. Carnap, R, An introduction to the philosophy of science, p. 148
  17. Sklar, L, Philosophy of Physics, p. 57
  18. Sklar, L, Philsosophy of Physics, p. 43
  19. capítulos 8 y 9- John A. Wheeler "A Journey Into Gravity and Spacetime" Scientific American ISBN 0-7167-6034-7
  •   Datos: Q107
  •   Multimedia: Space
  •   Citas célebres: Espacio

Diciembre 12, 2021
espacio, física, espacio, físico, lugar, donde, encuentran, objetos, eventos, ocurren, tienen, posición, dirección, relativas, espacio, físico, habitualmente, concebido, tres, dimensiones, lineales, aunque, físicos, modernos, usualmente, consideran, tiempo, co. El espacio fisico es el lugar donde se encuentran los objetos y en el que los eventos que ocurren tienen una posicion y direccion relativas 1 El espacio fisico es habitualmente concebido con tres dimensiones lineales aunque los fisicos modernos usualmente lo consideran con el tiempo como una parte de un infinito continuo de cuatro dimensiones conocido como espacio tiempo que en presencia de materia es curvo En matematicas se examinan espacios con diferente numero de dimensiones y con diferentes estructuras subyacentes El concepto de espacio es considerado de fundamental importancia para una comprension del universo fisico aunque haya continuos desacuerdos entre filosofos acerca de si es una entidad una relacion entre entidades o parte de un marco conceptual Muchas de estas cuestiones filosoficas surgieron en el siglo XVII durante el desarrollo temprano de la mecanica clasica Segun Isaac Newton el espacio era absoluto en el sentido de que era permanente y existia independientemente de la materia 2 En cambio filosofos como Gottfried Leibniz pensaban que el espacio era una coleccion de relaciones entre objetos dada por su distancia y direccion desde otro En el siglo XVIII Immanuel Kant consecuente con la filosofia idealista describio el espacio y el tiempo como formas a priori es decir existentes solo en la mente humana no fuera de ella que nos permiten estructurar experiencias En los siglos XIX y XX los matematicos comenzaron a examinar la geometria no euclidiana cuyo espacio puede decirse que es curvo mas que plano De acuerdo a la teoria general de la relatividad de Albert Einstein el espacio alrededor de los campos gravitatorios se desvia del espacio euclideo 3 Pruebas de la relatividad general han confirmado que el espacio no euclideo provee un mejor modelo para la forma del espacio Indice 1 Filosofia del espacio 1 1 Leibniz y Newton 1 2 Kant 1 3 Geometria no euclidiana 1 4 Gauss y Poincare 1 5 Einstein 2 Matematicas 2 1 Geometria 2 2 Espacios vectoriales 3 Fisica 3 1 Mecanica clasica 3 2 Astronomia 3 3 Mecanica relativista 3 4 Cosmologia 3 5 Gravedad cuantica 3 6 Medicion espacial 4 Geografia 5 Psicologia 6 Vease tambien 7 Referencias 7 1 Notas al pieFilosofia del espacio EditarArticulo principal Filosofia del espacio y el tiempo Leibniz y Newton Editar Gottfried Leibniz En el siglo XVII la filosofia del espacio y el tiempo emergio como un item central en epistemologia y metafisica En su corazon Gottfried Leibniz el filosofo y matematico aleman e Isaac Newton el fisico y matematico ingles elaboraron dos teorias opuestas de lo que es el espacio En vez de ser una entidad que existe independientemente de y por sobre la materia Leibniz sostuvo que el espacio no es mas que una coleccion de relaciones espaciales entre objetos en el mundo space is that which results from places taken together 4 Las regiones desocupadas son aquellas que podrian tener objetos en ellas y asi relaciones espaciales con otros lugares Para Leibniz el espacio era una abstraccion idealizada de las relaciones entre las entidades individuales o sus posibles localizaciones y entonces no seria continuo sino discreto 5 El espacio podria pensarse de manera similar a las relaciones entre los miembros de una familia Aunque las personas de una familia estan relacionadas entre si las relaciones no existen independientemente de la gente 6 Leibniz sostuvo que el espacio no podria existir independientemente de los objetos en el mundo porque eso implicaria una diferencia entre dos universos exactamente iguales excepto por la localizacion del mundo material en cada universo Pero no habria manera de distinguirlos entre si ya que conforme al principio de identidad de los indiscernibles no habria ninguna diferencia real entre ellos De acuerdo con el principio de razon suficiente cualquier teoria del espacio que implique la posibilidad de que existan estos dos universos deberia ser incorrecta 7 Isaac Newton Newton tomo el espacio como algo mas que las relaciones entre los objetos materiales y baso su posicion en la observacion y la experimentacion Para un relativista puede no haber diferencia entre movimiento inercial en el cual los objetos viajan a una velocidad constante y movimiento no inercial en el cual la velocidad cambia con el tiempo ya que todas las mediciones espaciales son relativas a otros objetos y sus movimientos Pero Newton sostuvo que puesto que el movimiento no inercial genera fuerzas este debe ser absoluto 8 El uso el ejemplo del agua en un cubo girando para demostrar su argumento El agua en un cubo colgado de una soga y puesto a girar comienza con una superficie plana Despues de un tiempo como el cubo sigue girando la superficie del agua se hace concava Si el giro del cubo se detiene entonces la superficie del agua sigue siendo concava ya que sigue girando La superficie concava por consiguiente no es al parecer el resultado del movimiento relativo entre el cubo y el agua 9 En lugar de ello Newton sostuvo debe ser el resultado de movimiento no inercial en relacion con el espacio mismo Durante varios siglos el argumento de cubo fue decisivo para demostrar que el espacio debe existir independientemente de la materia Kant Editar Immanuel Kant En el siglo XVIII el filosofo aleman Immanuel Kant desarrollo la teoria del conocimiento en la que el conocimiento sobre el espacio puede ser a la vez a priori y sintetico 10 Segun Kant el conocimiento acerca del espacio es sintetico en que las afirmaciones sobre el espacio no son simplemente verdaderas en virtud del significado de las palabras en la declaracion En su trabajo Kant rechazo la vision de que el espacio debe ser una sustancia o relacion En cambio llego a la conclusion de que el espacio y tiempo no son descubiertos porque no son caracteristicas objetivas del mundo sino realidades a priori que existen solo en nuestra mente son propiedades de nuestra mente que nos permiten estructurar los elementos de nuestra experiencia 11 Geometria no euclidiana Editar La geometria esferica es similar a la geometria eliptica En la superficie de una esfera no hay lineas paralelas Los Elementos de Euclides contienen cinco postulados que son la base de la geometria euclidiana Uno de ellos el postulado de las paralelas ha sido materia de debate entre los matematicos por muchos siglos Este postula que en cualquier plano sobre el cual hay una linea recta L1 y un punto P fuera de aquella L1 hay solo una linea recta L2 sobre el plano que pasa por ese punto P y es paralela a L1 Hasta el siglo XIX pocos dudaban de la veracidad de ese postulado a pesar del debate centrado en si era necesario como un axioma o si se trataba de una teoria que podria derivarse de los otros axiomas 12 Alrededor de 1830 el hungaro Janos Bolyai y el ruso Nikolai Ivanovich Lobachevsky publicaron por separado tratados sobre un tipo de geometria que no incluia el postulado de las paralelas llamada geometria hiperbolica En esta geometria un numero infinito de lineas paralelas pasa a traves del punto P Consecuentemente la suma de los angulos de un triangulo es menor de 180 o y la circunferencia de un circulo en relacion a su diametro es mayor que pi En la decada de 1850 Bernhard Riemann desarrollo una teoria equivalente llamada geometria eliptica en la cual no pasan lineas paralelas a traves de P En esta geometria los angulos de los triangulos suman mas de 180 o y los circulos tienen una razon entre la circunferencia y el diametro menor que pi Tipo de geometria Numero de paralelas Suma de angulos en un triangulo Razon entre la circunferencia y el diametro de un circulo Medicion de curvaturaHiperbolica Infinito lt 180 o gt p lt 0Euclidea 1 180 o p 0Eliptica 0 gt 180 o lt p gt 0Gauss y Poincare Editar Carl Friedrich Gauss Henri Poincare Aunque hubo un consenso predominante kantiano en el momento una vez que las geometrias no euclidianas se habian formalizado algunos empezaron a preguntarse si el espacio fisico es curvo o no Carl Friedrich Gauss el matematico aleman fue el primero en considerar una investigacion empirica de la estructura geometrica del espacio Penso en hacer una prueba de la suma de los angulos de un triangulo estelar enorme y hay informes de que realmente llevo a cabo una prueba en pequena escala triangulando cimas de montanas en Alemania 13 Henri Poincare matematico y fisico frances del siglo XIX introdujo una idea importante en la que intento demostrar la inutilidad de cualquier intento de descubrir cual geometria se aplica al espacio mediante un experimento 14 A su juicio los cientificos se enfrentarian a una dificil situacion si se confinaran en la superficie de una gran esfera imaginaria con propiedades particulares conocida como una esfera mundo En este mundo la temperatura suele variar de una manera en la que todos los objetos se expanden y contraen en proporciones similares en diferentes lugares de la esfera Con una adecuada caida de la temperatura si los cientificos tratan de usar varas de medir para determinar la suma de los angulos de un triangulo pueden ser llevados a pensar erroneamente que habitan un mundo plano en vez de una superficie esferica 15 De hecho los cientificos no pueden determinar en principio si habitan en un mundo plano o esferico y sostuvo Poincare lo mismo ocurre para el debate sobre si el espacio real es euclidiano o no Para el cuya geometria se utilizo para describir el espacio era una cuestion de convencion 16 Desde que la geometria euclidiana es mas simple que la no euclidiana asumio que la primera siempre se utiliza para describir la verdadera geometria del mundo 17 Einstein Editar Albert Einstein En 1905 Albert Einstein publico un documento sobre una teoria de la relatividad especial en el cual proponia que el espacio y el tiempo se combinaban en una unica construccion conocida como espacio tiempo En esta teoria la velocidad de la luz en el vacio es la misma para todos los observadores lo que resulta en que dos eventos que parecen simultaneos para un observador particular no lo seran para otro observador si ambos estan en movimiento uno respecto del otro Por otra parte un observador medira un reloj en movimiento andar mas lentamente que uno estacionario con respecto a ellos y las medidas de los objetos tienden a reducirse en la direccion en la que estan en movimiento respecto al observador En los diez anos siguientes Einstein trabajo en una teoria general de la relatividad la cual describe como la gravedad interactua con el espacio tiempo En vez de ver la gravedad como un campo de fuerzas actuando en el espacio tiempo Einstein sugirio que ella modifica la estructura geometrica de este 18 De acuerdo con la teoria general el tiempo marcha mas despacio en lugares con menor potencial gravitatorio y los rayos de luz se desvian en presencia de un campo gravitatorio Cientificos han estudiado la conducta de los pulsares binarios confirmando las predicciones de las teorias de Einstein y la geometria no euclidiana es por lo general utilizada para describir el espacio tiempo Matematicas EditarEn la matematica moderna los espacios matematicos estan definidos como conjuntos con alguna estructura anadida Con frecuencia se describe como los diferentes tipos de variedades que son espacios que se aproximan al espacio euclideo cuyas sus propiedades se definen en gran medida por la conexion local de los puntos que se encuentran en cada una de ellas Sin embargo hay muchos objetos matematicos diversos que son llamados espacios Por ejemplo los espacios de funciones en general no tienen estrecha relacion con el espacio euclideo Geometria Editar La geometria clasica fue una de los primeros desarrollos de la matematica que trato de capturar y formalizar la nocion intuitiva de espacio fisico La geometria muy probablemente se origino en problemas practicos relacionados con la agrimensura Espacios vectoriales Editar Un refinamiento de la geometria clasica consistio en definir la estructura de espacio vectorial normado a partir de las propiedades particulares del espacio euclideo En un espacio de ese tipo se pueden definir distancias y por tanto areas o volumenes y se pueden formalizar otras nociones metricas Fisica EditarMecanica clasica Editar El espacio es una de las pocas magnitudes fundamentales de la fisica en el sentido de que no se puede definir a traves de otras magnitudes fisicas fundamentales al no conocerse nada mas fundamental en la actualidad Por otra parte puede estar relacionada con otras magnitudes fundamentales Asi como otras magnitudes fundamentales como tiempo y masa el espacio puede ser explorado a traves de la medicion y el experimento Astronomia Editar Articulo principal Astronomia La astronomia es la ciencia relacionada con la observacion analisis y medicion de los objetos del espacio exterior Mecanica relativista Editar Articulo principal Teoria de la relatividad Antes del trabajo de Einstein en fisica relativista el espacio y el tiempo eran vistos como dimensiones independientes Los descubrimientos de Einstein demostraron que estos pueden combinarse matematicamente en un objeto llamado espacio tiempo Resulta que las distancias en el espacio o en el tiempo separadamente no son invariantes respecto de la Transformacion de coordenadas de Lorentz pero si las distancias en el espacio tiempo de Minkowski a lo largo de intervalos de espacio tiempo lo que justifica el nombre Ademas el tiempo y las dimensiones del espacio no deben verse como el equivalente exacto en el espacio tiempo de Minkowski Uno puede moverse libremente en el espacio pero no en el tiempo Asi el tiempo y las coordenadas del espacio son tratados de manera diferente en la relatividad especial en donde el tiempo a veces se considera una coordenada imaginaria y en la relatividad general donde se usan diferentes para los componentes espaciales y temporales de la metrica del espacio tiempo Ademas en la teoria de la relatividad general de Einstein se postula que el espacio tiempo esta distorsionado geometricamente curvado cerca de masas gravitacionalmente significativas 19 Hay experimentos en curso para intentar medir directamente ondas gravitacionales Esto es esencialmente soluciones a las ecuaciones de la relatividad general que describen ondas del espacio tiempo en movimiento Pruebas indirectas de esto se han encontrado en el movimiento de los sistemas binarios de Hulse Taylor Cosmologia Editar Articulo principal Forma del universo La teoria de la relatividad conduce a la cuestion cosmologica de cual es la forma del universo y de donde procede el espacio Parece que el espacio fue creado en el Big Bang y se ha expandido desde entonces La forma general del espacio no se conoce se sabe que el espacio se expandio muy rapidamente debido a la inflacion cosmica Alan Guth conocido por su Teoria de la Inflacion presento las primeras ideas en un seminario en el Stanford Linear Accelerator Center el 23 de enero de 1980 Gravedad cuantica Editar Articulos principales Gravedad cuanticay Espuma cuantica El primer fisico que se percato que la mecanica cuantica debian comportar cambios en la estructura del espacio tiempo a muy pequena escala fue Matvei Bronstein en los anos 1930 La comprension de la creacion de pares de particula y antiparticula llevo a la comprension de que escalas muy pequenas del orden de la longitud de Planck el espacio tiempo tendria que diferir notablemente del modelo de variedad diferenciable usado en la teoria de la relatividad general Actualmente 2021 no se dispone de ninguna teoria exacta y completa de gravedad cuantica es decir no se de una teoria cuantica de campos para el campo gravitatorio aunque se intuyen algunas de las consecuencias que dicha teoria tendria para la estructura del espacio tiempo La intuicion de la mayor parte de fisicos actuales es que a muy pequena escala el espacio tiempo podria ser hervidero de particulas y antiparticulas virtuales que hacen que a muy pequena escala el espacio tiempo parezca una espuma cuantica aleatoria y altamente irregular y cambiante Medicion espacial Editar Articulo principal Medicion La medicion del espacio fisico ha sido importante desde hace mucho tiempo Aunque las sociedades anteriores se habian desarrollado sistemas de medicion el Sistema Internacional de Unidades SI es ahora el mas comunmente utilizado en la medicion del espacio y es casi universalmente utilizado dentro de la ciencia En la actualidad el intervalo de espacio estandar llamado metro patron o simplemente metro es definido como la distancia recorrida por la luz en el vacio durante un intervalo de exactamente 1 299 792 458 de segundo Esta definicion junto con la definicion actual de segundo se basa en la teoria de la relatividad especial en la cual la velocidad de la luz desempena el rol de una constante fundamental de la naturaleza Geografia EditarLa geografia es la rama de la ciencia relacionada con la identificacion y descripcion de la Tierra utilizando la conciencia espacial para tratar de entender por que las cosas existen en lugares especificos La cartografia es la asignacion de espacios para permitir una mejor navegacion para propositos de visualizacion y de actuar como un dispositivo de localizacion La geoestadistica emplea conceptos estadisticos para la recoleccion de datos espaciales con el fin de crear una estimacion de los fenomenos observados El espacio geografico es habitualmente considerado como el terreno que puede ser apropiado en cuyo caso es visto como finca parcela o territorio Mientras que algunas culturas basan sus leyes en la propiedad privada del espacio otras se identifican con enfoques comunales de la propiedad de la tierra mientras que algunas otras como los aborigenes australianos en vez de considerar la tierra como propiedad invierten la relacion y se consideran propiedad de la tierra que habitan La propiedad del espacio no esta restringida a la tierra La propiedad del espacio aereo y de las aguas internacionales es decidida internacionalmente Otras formas de propiedad han sido recientemente establecidas a otros espacios por ejemplo las bandas de frecuencia de radio del espectro electromagnetico o el ciberespacio El espacio publico es el lugar donde cualquier persona tiene el derecho de circular en oposicion a los espacios privados donde el paso puede ser restringido generalmente por criterios de propiedad privada reserva gubernamental u otros Por tanto es aquel espacio de propiedad publica dominio y uso publico Psicologia EditarLos psicologos comenzaron por primera vez a estudiar como percibimos el espacio en la mitad del siglo XIX Todo lo concerniente a esos estudios es ahora una rama de la psicologia Los psicologos analizan la percepcion del espacio en lo relacionado con como reconocemos un objeto fisico o percibimos sus interacciones Estudios mas especializados incluyen la percepcion amodal y la permanencia de los objetos La percepcion de los alrededores es importante debido a su relevancia necesaria para la supervivencia especialmente con respecto a la caza y la autoconservacion asi como para la idea del espacio personal Se han encontrado fobias relacionadas con el espacio incluyendo la agorafobia el miedo a los espacios abiertos la astrofobia el miedo al espacio celeste y la claustrofobia el miedo a los espacios cerrados Vease tambien Editar Portal Fisica Contenido relacionado con Fisica Cosmologia Espacio tiempo Espacio exterior Exploracion espacial Forma del universo Relatividad generalReferencias EditarEsta obra contiene una traduccion derivada de Space de Wikipedia en ingles publicada por sus editores bajo la Licencia de documentacion libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribucion CompartirIgual 3 0 Unported Notas al pie Editar Britannica Online Encyclopedia Space French and Ebison Classical Mechanics p 1 Carnap R An introduction to the Philosophy of Science Leibniz Quinta carta a Samuel Clarke Vailati E Leibniz amp Clarke A Study of Their Correspondence p 115 Sklar L Philosophy of Physics p 20 Sklar L Philosophy of Physics p 21 Sklar L Philosophy of Physics p 22 Newton s bucket Carnap R An introduction to the philosophy of science p 177 178 Lucas John Randolph Space Time and Causality p 149 Carnap R An introduction to the philosophy of science p 126 Carnap R An introduction to the philosophy of science p 134 136 Jammer M Concepts of Space p 165 Un medio con un idice de refraccion variable puede incluso usarse para doblar la trayectoria de la luz y nuevamente enganar a los cientificos si tratan de utilizar la luz para trazar su geometria Carnap R An introduction to the philosophy of science p 148 Sklar L Philosophy of Physics p 57 Sklar L Philsosophy of Physics p 43 capitulos 8 y 9 John A Wheeler A Journey Into Gravity and Spacetime Scientific American ISBN 0 7167 6034 7 Datos Q107 Multimedia Space Citas celebres Espacio Obtenido de https es wikipedia org w index php title Espacio fisica amp oldid 139807774, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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