Este documento describe cómo la ciencia explora y describe patrones en el universo. Resume las principales teorías científicas como la gravitación, electromagnetismo, relatividad, mecánica cuántica y cosmología, que han establecido patrones fundamentales y constantes universales. También discute cómo los avances en computación permiten nuevos descubrimientos a través del análisis de grandes conjuntos de datos observacionales.

1. hectorrago@gmail.comV-RVA, CIDA DIC. 2012

2. Vivimos en un mundo pleno de patrones…
Geométricos
Temporales
Cromáticos
Sonoros
Espaciales

3. SOMOS LA ULTIMA EDICION DE LOS PATRONES
SOMOS CONSTRUCTORES DE PATRONES

4. átomo
ADN
mosca
persona
edificio
Tierra
Sol
Galaxia
Universo
visible
1
30
1-10 20
50
cm
10
10
-20
electrón
2
2
Ni muy muy ni tan tan:
Intuición y plausibilidad

5. MATEMÁTICAS: UNA COLECCIÓN DE PATRONES
“Un matemático, un pintor o un poeta es un hacedor de
patrones. Si los patrones que él crea son más duraderos
que los que lo forman, es porque están hechos de ideas”
G.F. Hardy
Progreso??
Una cuestión de consistencia!!
Libertad total salvo…

6. FÍSICA: UNA COLECCIÓN DE PATRONES QUE SE PAREZCAN AL UNIVERSO
Patrones Conceptos
Leyes
Consecuencias
Tecnología
Comparación
Flecha de progresoLibertad condicional!!
“La naturaleza imita a las matemáticas.”
Predicción
Productos
tecnológicos
LA CIENCIA: ENTRE LA MODESTIA Y LA OSTENTACIÓN
El burro tiene el pelo negro..!.

7. La Parábola de la Parábola
t y
0 0
1 5
2 20
3 45
4 80

8. Los “datos” suelen modelo-dependientes
¡No hay datos desnudos!!
La Parábola de la
Elipse
“He poblado la astronomía
del estiécol de las elipses”
J. Kepler
¿
?
Contigente Vs. Fundamental

9. La Gravitación Universal (1700)
Primera Constante Universal…casi
Cálculo impulsado por
necesidades de la física Medición de masas a través de las órbitas
Ej:
Cónicas impulsdas por razones
estéticas

10. El Electromagnetismo (1865)
Explicación de los fenómenos eléctricos
y magnéticos
La luz como una onda electromagnética
La invención de las telecomunicaciones
La “c” como una constante universal
La primera teoría de la relatividad !!

11. La relatividad especial (1905)
Establecimiento de “c” como una característica de nuestro universo
Ruptura de nuestra intuición
Leyes para el movimiento de partículas a velocidades altas
(ingeniería de aceleradores)
Unificación de los conceptos de materia y energía…entonces??
Emergencia de nociones poco intuitivas (tiempo no universal…)
Prohibición a los neutrinos del CERN a que superen la velocidad c.

12. Las Teorías Cuánticas de Campo (Siglo XX)
Mecánica cuántica – Física atómica- molecular –nuclear –del electrón –
electrodinámica cuántica – cromodinámica cuántica – altas energías –
modelo estándar…
Una nueva aproximación a la realidad, otro upper a nuestra intuición,
Otras matemáticas
Una nueva constante universal
Ausencia de nociones clásicas como trayectoria
Probabilidades, Gatos de Schrodinger y mil discusiones

13. Las Teorías Cuánticas de Campo (Siglo XX)
El vacío tiene energía, masa,
Entendimiento de las propiedades de la materia
Predicciones corroboradas en 1 parte en
Predicción de la antimateria
Predicción y descubrimiento del Higgs!!
(4 julio 2012)
Comprensión de los espectros atómicos
El vacío Mecánico Cuántico

14. El espaciotiempo curvo:
La gravitación Einsteniana (1915)
GRAVITACIÓN = GEOMETRÍA
“La materia le dice a la geometría cómo se va
a curvar. La geometría le dice a la materia
cómo se va a mover”
John Wheeler

15. El espaciotiempo curvo:
La gravitación Einsteniana (1915)
Global
Positioning
System
Lentes gravitacionales:
Permiten calcular masas a
gran escala
Existencia de agujeros negros
Emisión de ondas
gravitacionales

16. El Chandra
En 1917: sólo 2 artículos el área
PODER DE CÓMPUTO Y
MANEJO DE DATOS
“Cosmology” en google: >17.000.000
En los últimos 5 años se han generado
Más datos que en el resto de la historia!
El Hubble
GTC
CCD
WMAP
PLANCK
LHC
VLA
HRSS
HZST
SNCP
HST
Arecibo
SKamiokande
Cosmología: una ciencia del siglo XX

17. 4300 ºCuadrados
años-luz
El Universo es uniforme a gran escala

18. El Universo se está expandiendo
Una función R(t) escala
la geometría del espacio
Historia del universo
El Universo no es lo que solía ser

19. V > c
V = c
V < c
LH

20. Las Ecuaciones “Si las ecuaciones se niegan a
decirlo, yo me niego a
afirmarlo”
J. Peebles
GEOMETRÍA EXPANSIÓN
MATERIA
Geometría
k = - 1 k = 0 k = + 1
Materia
Porcentaje de radiacion
De átomos (bariones)
Otras formas de materia
Otras formas de energía
Expansión
R(t)
H(t)
q(t)

21. LAS OBSERVACIONES
Fondo de microondas
2008
Su estructura multipolos
k = - 1 k = 0 k = + 1
k = 0
La Geometría a escala
cosmológica es
Euclidiana !!
And the winner is:
Fracción de átomos es 0,04 !!
Nada malo este dato

22. Pero…!!
LA MATERIA
Fracción de
átomos es 0,04 !!

23. A. Riess S. Perlmutter B. Schmidt
El universo acelera su expansión !!

24. !!
Sindrome de Kepler??
Contigente Vs. Fundamental?
Qué acelera el universo? Energía oscura
Constante cosmológica
Energía del vacío
No es antigravedad:
Gravitación ordinaria con materia
Con propiedades particulares

25. LA RECETA DE
LA CONCORDANCIA:
El espacio es euclídeo
La materia ordinaria es un 4%
La materia oscura es un 23%
La tasa de expansión es
La edad es
Un 73% se asocia con una
“energía oscura” o energía
del vacío o cons.
Cosmológica
Entró en una fase de
aceleración

26. El factor de escala del universo
t
R
LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO

27. El parámetro de Hubble
LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO

28. q
El parámetro de desaceleración
LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO

29. APROXIMACIÓN AL UNIVERSO REAL
El futuro

30. V > c
V = c
V < c
LH

32. “No se puede entender la universalidad de las leyes d
la naturaleza, ls relaciones entre las cosas, sin el
entendimiento de las matemáticas ” R.P. Feynman
“Matemáticas es la ciencia de los patrones y la
naturaleza explota cada patrón que exista.” Ian
Stewart

33. “Es extraño el número de seres
racionales que creen que las últimas
verdades del universo pueden reducirse
a patrones en un pizarrón ”