Magnitudes físicas

Constantes físicas

constante de Rydberg, llamada así por el físico Johannes Rydberg, es una constante física que aparece en la Fórmula de Rydberg. Fue descubierta cuando se midió el espectro del hidrógeno, y construida sobre resultados de mediciones cuánticas de Anders Jonas Ångström y Johann Jakob Balmer.

Es una de las mejor determinadas, con una incertidumbre experimental relativa de menos de 7 partes por trillón. La capacidad de medirla directamente a una tan alta precisión confirma las proporciones de los valores de las otras constantes físicas que la definen, y puede ser utilizado para probar rigurosas teorías físicas como la electrodinámica cuántica.

Cada uno de los elementos químicos tiene su propia constante de Rydberg. Para todos los átomos similares al Hidrógeno (átomos con un solo electrón en su última órbita) la constante de Rydberg  puede ser derivada de la constante de Rydberg del "infinito", de esta forma:

Donde

 es la constante de Rydberg para cierto átomo con un electrón con la masa en reposo 

 es la masa de su núcleo atómico.

La constante de Rydberg del "infinito" es (de acuerdo a los resultados del CODATA en el 2002):

Donde

 es la constante de Planck reducida.

 es la masa en reposo del electrón.

 es la carga elemental.

 es la velocidad de la luz en el vacío y

 es la permitividad.

Esta constante se utiliza a menudo en la física atómica en forma de energía:

.- ....................................................:https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=356db101d952d1ea5053268fc3c31aa4fa369837&writer=rdf2latex&return_to=Constante+de+Rydberg

 Constantes físicas

Todo empezó hace tiempo...

Buscando argumentos sólidos para ayudarme en la presentación de la Ecuación del Amorporque la Teoría de la Equivalencia Global todavía no estaba formulada ni tenía nombre ni nada, pensé en buscar alguna relación entre las constantes físicas más básicas, es decir, las más constantes y que reflejan las relaciones de transformación de las principales magnitudes físicas. Intuía que algo elemental no cuadraba o no estaba explicado; por supuesto también pensaba en las manzanas, las peras y otras frutas exóticas como fuente clásica de inspiración.

A las constantes físicas comúnmente conocidas, velocidad de la luzc,constante de Gravitación G yconstante de Planckh, añadí para este experimento creativo la constante de RydbergR, porque aparecía en un libro de física de educación pre universitaria. Además quería familiarizarme con las cantidades combinadas de dichas constantes físicas o relaciones de transformación mencionadas.

El hecho es que al multiplicar todas ellas para ver las cantidades intermedias de las citadas constantes físicas, no sé si será por las fuentes de inspiración no comentadas o por pura suerte, el experimento dio sus frutos y encontré lo que estaba buscando: una adivinanza que llamara la atención.

También hay una sorpresa, al final, además las constantes físicas citadas, apareció una variable que, en principio, no estaba invitada.

Antes de seguir, quiero recalcar que la Ecuación del Amor, a pesar de su nombre, es una ecuación totalmente inmersa en la ciencia puesto que se deduce rigurosamente de la ecuación de la gravedad de Newton al sustituir la masa por su valor en la ecuación de Einstein, E = m c²

Conviene no asustarse por los nombres pues, de lo contrario, ciertas partículas elementales y algunos humanos nos producirían pánico.

Para simplificar la exposición del experimento con las constantes físicas, ésta se divide en las siguientes partes:

• La Adivinanza de la Gravedad y sus unidades.
  A la relación detectada la denominé la Adivinanza de la Gravedad, dado que originariamente decidí incluirla en el libro de la Ecuación del Amor en forma de adivinanza.

  ♦

  g = c² * h * R / G = 9,79383

  Dicha relación determina la gravedad en la superficie terrestre (variable auto invitada) a partir de las siguientes constantes físicas:

  • c = velocidad de la luz = 2,99792458 * 108 (m/s)
  • h = constante de Planck = 6,6260693 * 10-34 ( J s)
    • Que viene de la ecuación de Planck: E = h f
      Donde E es la energía y f la frecuencia o inverso de la longitud de onda respecto a su velocidad
  • RH = constante de Rydberg = 2π² me Z² e4 / h³c= 1,0976776534 * 107 (1/m)
    • Donde:
      π es el número Pi
      me: masa del electrón
      Z: número atómico
      e: carga del electrón
      h: constante de Planck
      c: velocidad de la luz
  • G = constante de Gravitación Universal = 6,67266 * 10-11 (m² N / kg²)
    • Recordemos que la fórmula de la gravedad g tradicionalmente viene definida por:
      g = G M / r² = 9,79838 (m/s²)
    • Cuando:
      M = masa de la Tierra = 5,9737 * 1024 (kg)
      r = radio de la Tierra = 6,37814 * 106 (m)
      Téngase en cuenta que el valor de g en la superficie de la Tierra cambia de 9,78049 para 0º en el Ecuador a 9.83327 para 90º en el Polo.

  Alguien me sugirió que se podría tratar de una casualidad, pero es difícil de mantener dicha idea si pensamos que hay una diferencia de milésimas entre los dos valores de la gravedad en la superficie de la Tierra g y estamos tratando de muy pocas magnitudes que conjuntamente superan el orden de 10100. Ni todas las loterías del mundo combinadas tienen una probabilidad tan pequeña de obtener el primer premio.
  Otros dos argumentos importantes contra la teoría del azar como recurso ante lo desconocido o inexplicado en este caso es que las constantes físicas involucradas tienen una clara interrelación física y que sería embarazoso mantener que el descubrimiento de una relación causal se ha realizado por azar cuando se estaba buscando dicha relación en el sitio concreto donde se encontraba.
  El segundo comentario recibido aludía a la falta de correspondencia en las unidades físicas.
  Una primera alternativa que me parece artificial e incorrecta puede ser incluir una constante unitaria y puramente de normalización dimensional; sin embargo nos permite analizar las diferencias existentes. Esta nueva constante la denominaré N y deberá ser igual a:
  N = 1 (m / s kg²)
  De forma casi inmediata nos surge una utilidad conceptual de la nueva y artificial constante N: sus dimensiones son las correspondientes a las de la relación entre laconstante de Gravitación Universal y la constante de Planck (G / h); es decir, no son tan arbitrarias como se podría esperar en un momento inicial, parece que el azar no interviene demasiado. Al mismo tiempo, dichas unidades físicas nos indican que se trata de una relación entre las configuraciones básicas de la gravedad y la energía.
  Así nos quedaría la Adivinanza de la Gravedad como:
  [1]     g = c² * h * R * N / G
  Y como se puede observar ahora, con unidades coherentes:
  m/ s² = (m / s)² * (1 / m ) * (m / s kg²) * (kg m² / s) * (kg s² / m³)
• La relación cuantitativa entre constantes físicas y la variable g.
  El tema es más serio de lo que parece porque además de la problemática de las unidades, el valor de las constantes físicas citadas no puede ser tan constante dado que, de las dos componentes en la igualdad de la adivinanza, una de ellas está formada exclusivamente por constantes físicas; mientras que la otra componente, el resultado de la operación o equivalencia, es una magnitud decididamente variable que depende a su vez de otras dos variables (M y r) que no tienen nada que ver, en principio, con las constantes señaladas.
  Bueno, bien pensado, para los humanos M y r se podrían considerar un tanto fijas o constantes por lo menos hasta la era espacial de la segunda mitad del siglo pasado; justamente cuando la Relatividad General recibió un fuerte impulso. Casi 50 años después de haber sido matemáticamente formalizada.
  Teniendo en cuenta que g en la superficie de la Luna es un sexto de la gravedad de la Tierra, alguna o varias de las cuatro constantes físicas involucradas, c, h, R y G, no son tan constantes como aparentan.
• La relación entre la masa y la carga del electrón con la masa y el radio de la Tierra.
  Igualando la fórmula de la Ley de la Gravitación Universal de Newton con la de laAdivinanza de la Gravedad[1] obtendremos:
  [2]     G M / r² = c² * h * R * N / G
  Despejando la constante de RydbergR nos quedará:
  R = (G²/ c²) (1/N h ) M / r²
  Es decir, la constante de Rydberg R depende tanto de la constante de Gravitación G, la velocidad de la luzc y la constante de Planckh como de la masa de la Tierra M que genera el campo gravitatorio y de la referencia espacial concreta r. Como además, la constante de RydbergRdepende entre otras cosas de la masa y la carga del electrón se pueden estudiar las relaciones complejas entre ambas formas de determinarla.
  Dicho análisis podría ayudar a entender los ajustes en las dimensiones de esta constante física y quizás de alguna más, que hagan innecesaria la variable artificial N. Además podría explicar parte de los efectos de la gravedad sin necesidad de relativizar el tiempo como hace la Teoría de la Relatividad General.
• Congruencia con la Ecuación del Amor.
  Volviendo a la Adivinanza de la Gravedad [1], se puede observar que en la parte derecha podemos hacer dos grupos con las constantes físicas, el primero de ellos formado por ch R, cuyas dimensiones son las de la energía y, el segundo, por N c/G con las dimensiones correspondientes a la Ecuación del Amor.

  Adivinanza
  con constantes físicas

  
  

  En otras palabras, de laAdivinanza de la Gravedadse desprenden las mismas igualdades conceptuales que habíamos determinado al hablar en el libro en línea de metafísica de laEcuación del Amor sobre la gravedad como relación entre la energía y el amor.
  gravedad = Energía * Amor
  g = c h R * N c/G
  m/ s² = kg (m/ s²) m * (1/kg m)
  Nótese que N c/G es igual a un Molwick tanto en valor como en dimensiones, es decir, la unidad de amor que habíamos definido en el mencionado libro en línea en el apartado de Reflexiones sobre el Amor en la Física moderna.
  1 Molwick = 1 Mw = 4,49285 * 10+18 (1/kg m)
  Anteriormente se ha explicado que dicho valor procede del ajuste de la Ecuación del Amorpara la masa y radio terrestre.
  Al ser ajustes entre masas y radios no incorporan ninguna unidad respecto a las que tiene la ecuación que se ajusta, es decir, la Ecuación del Amor: (1/kg m)
  En cualquier caso, los ajustes son extraños, pues involucran una masa equivalente de la energía electromagnética del fotón emitido por el átomo de hidrógeno y la masa de la Tierra por un lado y, por otro, el cambio del radio igual al espacio recorrido por la luz en un segundo al radio de la Tierra. Todo esto me suena, aunque quizás no tenga nada que ver, con la función de onda de la materia de De Broglie por cuanto incluye la constante de Planck h, la masa y la velocidad de la materia para determinar la longitud su onda.
  Otra aproximación a la Ecuación del Amor desde la Adivinanza de la Gravedad se obtiene en[2] desdoblando c² en c²/t², donde c es el espacio recorrido por la luz en un segundo, cambiándolo de lado y multiplicando ambos lados de la ecuación por (r/c)² nos quedará:
  M G² t²/c4 = h * R * N * (r/c)²
  Ahora bien, sabiendo que la Ecuación del Amor es:
  A = G t² / e4 = 1 amorcito = G/c4 = 8,26069 * 10-45 (1/kg m)
  Tendremos que:
  M A G = h * R * N * (r/c)²
  A = (h /G) * (N R/M) * (r/c)²
  O bien, despejando R:
  R = A * (G / N h) * M / (r/c)²
  Que nos vuelve a poner la constante de Rydberg, con independencia de su fórmula original, en función de la masa y el radio de la Tierra, de lo que hemos definido como Amor y de las constantes físicas fundamentales G, h y c.
• Nuevas perspectivas teóricas.
  En definitiva, el experimento con las constantes físicas que dio lugar a la Adivinanza de la Gravedad muestra de forma condensada las relaciones existentes entre la gravedad, la energía y la masa, que junto a ideas como el soporte de todas ellas en la estructura reticular de la materia nos sitúa de lleno en el corazón de la Teoría de la Equivalencia Global cuyos aspectos más populares serán, en su caso, que el tiempo no es relativo y el espacio ni se curva ni se expande.
  Por supuesto, no es suficiente la comprobación para un caso muy particular y es necesaria una generalización de la demostración experimental respecto a:
  • Extender la misma relación a la energía electromagnética producida por otros elementos químicos además del hidrógeno.
  • Condiciones de gravedad diferentes a la existente en la superficie terrestre.
  Creo que he resuelto ambos tipos de generalización en el apartado sobre Experimentos de Energía del libro de la Ley de la Gravedad Global, apoyada en los desarrollos sobre la estructura de la materia del libro de la Mecánica Global.