Energía de las ondas

ENERGÍA DE LAS ONDAS POR EL DR. ROMÁN CASARES BESCANSA CONFERENCIA DEL OlA 7 DE NOVIEMBRE DE 1940 : :: PRESIDIDA :::::: POR EL SR. ALCALDE DEL EXCf\-1 0. AYUNTAMIENTO ORGANIZADA POR lA SOCIEDAD DE CIENCIAS Y EL COLEGIO OFICIAL DE FARMACÉUTICOS DE MÁLAGA Energía de las Ondas DIG~íSI~ AUTORlDAt>E : SE~OR S Y S ORES: La Pi ica aclual e muy joven. Para no otros, los VieJOS, siempre tiempo pa ado fué mejor, y tememos que alguna de u hipóte' is no tengan h<lse firme y, al caer e, arrastren con igo muchas de la última teoriél, ro olvidemo dquel adagio de que lo fenómenos naturales )'equieren para u cau a explic<lcione encillas. Lo complicado, lo incompren ible, lo misterioso. lo fantá tico, no parece muy dudo o, En e td conferencia prelendo estudi<lr f~n6Jl1eno ' de aclualidad con ideas antigua, de hace má de un iglo. Mucho e mi atrevimiento y mi temor es de agradaro * * * Univ r~o.... . paldbra xacta y hermosa que ncierra en sí profunda filosofía y una realidad. ~iablando físicamente, esta pala~ bra representa la unidad en la diversidad infinita de lo fenómenos naturales. El Arti t<l supremo, Dio, ha dado un impulso único par<l obtener la armonia del mundo risico. Este impuLso podemos admirarlo u la onda inmensa de 500.000 kilómelros de longitud - 4que tarda un segundo en su completo recorrido Es ta onda es la matriz de todas las que existen; se divid e en dos, tres, cien, mil, millones y trillones de partes. Recordemos el instrumento de acústica llamado sonómetro. Tomemos como unidades la longitud de su cuerda y el número de sus vibraciones. Si con el caballete móvil producimos un nodo central, la frecuencia sería el doble. Si producimos dos nodos, la longitud de cuerda sería un tercio y la frecuencia tres. Si con nodos dividimos la cuerda en doce partes la frecuencia sería doce, etc., etc. Este experimento demue::;tra que la long it ud vi !) r atoria multiplicada por la frecuencia dá siempre tina constante En la Naturaleza la constante es la 101l ~ itud de la onda matriz cuyo valor en números redondos es de 500.000 kilómetros y se designa por la letra c. Re pr es entando !a frecuencia por la letra griega nu y la longitud de ,mda por lambd,l, lendrenH' 5 la ecuación fundamental: La unidad, lo constante, es c. La diversidad ca si infinita está en los valores de nu y lambda sujetos por la ley de su razón inversa. Lancémonos en busca de lo imposible; de encontrar la vibración de una molécula, átomo o electrón en que la frecuencia multiplicada por la longitud de onda medida en el éter nos dé una cantidad distinta de la velocidad de la luz; nuestros esfuerzos serán vanos; esa falta de unidad poclemos asegurar que no existe. Tened también presente que los números que repre se nta la frecuencia son siempre enteros y suben desde uno hastd la frecuencia de la onda cósmica que tiene veintidos ceros. Con esto os recuerdo que en los sonómetros de la naturaleza, como en el sonómetro del Gabinete de Física, no hay fracciones de onda. * * * Antes de seguir adelante voy a recordar un poco de historia. La Física ondulatoria del pasado siglo necesitaba se un algo, por medio del cual llegase a la Tierra la luz del Sol y de las -5Estrellas. Este dl~o fllé el éte;" elástico de Fre sl,e: que llenaba los espacios inter-estelares, inter-moleculares; en una palabra, lo llenaba todo, hc:sta el mismo vací:>. Esta ¡deil del éter rué modificada por Maxvell dándole propiedude~ eléctricas y magnéticas. Michelsoll desde 1870 él 1887 hizo varias veces un importanlbimo experimento para comprobar si la Tierra en su movimiento de Traslación recibía viento de éter. Este experimento d¿mo~tI'Ó que la Tierra no recibía dicho viento. Lorenz quiso üplic'lrlo por la cuntr'lcción que produce la velocidad . Einstein en 1905 construye para ello la teor ía de la relativ;dac, que a muchos físicos se les hizo difícil ad mitir, teniendo C01110 única base Ull experill1ento negati vo qde mm sigue discutiéndose. DGspué" de la te orí;; re lél rck 'i'Jidad, la Físici'l continuó pro- ~;'esaIl Jo; Id I'éH]=OdCli Ti .1ad y l os I'dyOS X n os dieron Ull conoci[rien!.) c (~ ;:,i cOIII?leto de los electrones. Estos son los que formaban el éter e'éístico de Fresnel y el éter electro-magnético de Müxvell. A mi parecer el pleito del viento de éter 110 tiene razón de ser, exbtieil<io la brújula que desde 1820 se emplea para descubrir cuando por un conductor pasan electrones (viento de éter). Pués bien: en la misma mesa donde el int erferómetro 110 es bastante sensible para encontrar dicho viento, la brújula lo acusa. Ell la barquilla del globo de Piccard y Stahel donde el interferómetro dió resultado negativo, la brújula mdrcaba el movimiento de lo~ ekclrones. La brlli,lla afirma que una atmósfera electrónica en movimiento envuelve la Tierra. El espesor de esta atmósfera no se ha podido determillar, puesto que a las mayores alturas alcanzadas sigue la brújula orientándose a causa del choque de los electrones en movimiento contra el campo magnético de la aguja. Comprenderéis que es inocente buscar en la Tierra viento de é¡er cuando la rodea un campo magnético de gran altura. La brújula nos acusa una corriente eléctrica de dimensiones astronómicas, sin hilo conductor, con voltage bastante inferior a los llueve kilómetros por segundo, que es el mínimo que percibe el inlerferómetro. 6 - Queda fuera de toda duda que el Universo está sumergido en un oceano electrónico donde las ondas caminan como las olas por el mar . * * * Volviendo a la disertación, resumiremos la armonía física del Universo en tres leyes. 1.° Todas las ondas son derivadas de una principal cuya longitud es la constante c. 2.° El producto de nu por lambda es dicha constante. 3.° La frecuencia es siempre un número entero. * * * Si admirable es esta armonía, no lo es menos la mecánica de sus ondas. Dor el momento podemos reducirla a las tres leye siguientes: 1.° Las ondas producidas por todas las emisoras naturales tienen la misma energía. Esta constante se representa por la letra h. Es la constante de Dlanck. 2.° La energía por segundo es el producto de Ii! constdll !e por la frecuencia. 3.° La frecuencia es siempre un número entero. Estas tres leyes nos dan la fórmula fundamental de la me - cánica del Universo: E s = y h (2) Esta fórmula en palabras dice: La energia por segundo de un elemento oscilador es igual al pro ducto de nu por h. El valor de h. es, en números sencillos, 6,5 x 10 -2, erl!ios segundo. La primera ley nos dice, por ejemplo, que cdda una de las ondas trazadas por el el ectrón nebulosa tiene de energía h; lo mismo sucede en las emisoras de rayos Lyman o Schmann. Igualmente es h la energía de una onda de luz, calor, hertziana, etc. Como ejemplo de la segunda ley, calcularemos la eneraía -7por segundo de un electrón nebulosa: como su frecuencia es 10 2~ resulta: E/s = 10 :!2 h = 10 ~~x 6.5x 1O -2í = 6.5 X 10 -" ergios /segundo. Lu tercera ley nos dice que la frecuencia es la serie de los números enteros y, por lo tanto, la energía por segundo son esos números enteros multiplicados por h. Al no existir fracciones de h; al ser en los fenómenos naturales un mínimo univer - sdl, y ser todil energía un múltiplo de esa cantidad; los físicos creen que h es un fantástico gránulo o átomo de energía. Todo lo contra rio: La constante universal de Planck es la más bella confirmación de la teoría ondulatoria. * * >f' Para seguir adelante debo contestar a esta pregunta: ¿Qué es el calor? El calor son doce octavas de las setenta y seis que forman el teclado donde se d es arrolla toda la armonia del Universo. La Física actual tiene un bajo concepto del calor; lo considera como el desorden, el caos. Al elevarlo a la altura que le corresponde, deja al descubierto horizontes nuevos que en esta conferencia empezamos a explorar. El calor es un trozo de la ecuación fundamental; el comprendido en tre ;) mm. y 0,8 micras. Recordemos la ecuación fundamental: c = y A La fórmula de Wien del calor, es: 2885 micras = T A A igualdad de longitud de onda, dividiendo la primera ecuación por la segunda, resultará: e v 2885 T -14 - específico, que ya lo hemos empleado en los sólidos y líquidos para determinar la constante de Dlanck. Mas antes de hacerlo tengo que contestar a una pregunta: ¿Cual es el verdadero calor específico de los gases? El de volumen COIlSt ante, no hay otro. Prácticamente se admite el calor específicü a presión constante, que es la suma del anterior con el esfuerzo de compr;mir el aire. Todos los gases monoatómicos tienen el mismo calor específico y es 2/98 gramocalorías para el mol. Transformadas SOI1: 1,24 X 10 8 ergios , segundo . Dividiendo esta energía por N ñ, result ,1: q = 1,97 X 10 -27 ergios /segulldo. Aplicando este método éll vapor de agua cuyo calor e:'J)¿CIfico es 6,65 gramos calorías que equivalen a 2,77 X 10" ergios ; segundo, no tenemos más que dividir este número por N :1 Y obtenemos: q = 4,4 X 10 <. ergios /segundo. Este valor de q es alto, porque aquí también tenemo:, los parásitos de la ley de Kopp que hemos encontrado en los sólidos y líquidos al determinar h. Terminaremos las determinaciones de q en los gases, e5tudiando los bi y poliatómicos, tomando como tipo el hidró geno. Desde que empieza el hidrógeno a ser gaseoso, hasta los 70° absolutos, su molécula es rígida como Id de los gases monoatómicos, no hay en ella vibraciones atómicas o de Kopp, su calor específico es 2,98 y el valor de q igual a 2 '< 10 - :.ro ergios /segundo, determinado con el valor poco exacto de ñ. Subiendo su temperatura desde los 70° grados absolutos, van aumelltando poco a poco las vibraciones atómicas; el valor de q se encuentra aumentado a su vez por esas vibraciones parásitas y también el calor específico por ser la suma de la fuerza viva de las moléculas y de los átomos. Terminado este rápido estudio de los gases, estamos en condiciones de afirmar que es falsa la hipótesis del movimiento de -15 - rotación de las moléculas gaseosas. Es una hipótesis vara resolver dificultades de acoplamiento matemático sin ningún fundamento. * * • Demostrada la existencia de la constante q, estamos en cond'iciones de estudiar la producción y transmisión de la energía. Para un elemento libre emisor, el espacio tiene tres dimensiones. Si de los cuervos emisores salen infinidad de rayos, es porque están formados por infinidad de elementos libres. Fijémonos en un electrón nebulosa; de todos los electrones que le rodean únicamente pone en movimiento los que forman las tres coordenad:'ls del espacio; no tiene fuerza suficiente para sacar del reposo a los demás electrones. Resulta, pues, que la energía emisora de un elemento libre, se propaga por tres líneas indefinidas, a vec es con longitudes de años de luz, que no terminéln hasta encontrar algo que detenga su paso. Solo así se explica que lleguen a nosotros los espectros de los astros y vibraciones de altas frecuencias, y que el electrón nebulosa nos env íe la suya con 22 ceros. No llegarían a la Tierra estos fenómenos, si en el largo camino de años de luz, se bifurcase el rayo varias veces, o lo que es lo mismo, se abriese o expansio nase algo dejando de ser lineal. Es maravillosa esta conducción por líneas rectas, conservando la energía indefinidamente. • * * Al llegar a este punto, es muy interesante recordar la historia científica de la luz. Newton (1643-1727 ), genio cumbre de nuestras ciencias, no puede admitir que la luz sean ondas, porque éstas, como se dice gráficamente, doblan la esquina. Para Newton si la luz fuesen ondas, no podría haber ni fases en la Luna ni noches en la Tierra; el Sol nos rodearía por todos lados y la sombra no existiría. La luz, como lo hace el sonido, envolvería los obstáculos. Cada onda de luz sería un centro emisor y de él saldrían nuevas ondas con la velocidad de 300.000 kilómetros. Newton establece -16la teoría de la emisión y para él la luz es un bombdrdeo de corpúsculos; ¡puede ser que ante el problema de las ~oll1bras, que únicamente lo podía resolver el corpú culo lumino o! fresnel (1788-1827). pasado mát> de un siglo, crea su ddmirabie teoría ondulatoria, incontrovertible; quedan ~in explicación las sombras. La física actual no creo pueda explicar la somhra del arbol que los rayos del Sol dibujan sobre el suelo del Parque. Esta ciencia tampoco plantea el problema del porqué el onido se o,e detrás del árbol y el sol no se ve en las Illbmas cond icitlil e:>. Ocultar las dificultades, no decir donde tropie.lll la ciencia, no es loable. La incógnita de siglos la acabamos de descubrir, y e la onda transmisora que hemos encontrado en los g'()!)e . La~ oLJa q, no doblan la esquina. son matemáticamente Iineale:>. d \ ece~ con longitudes de años de luz; y en esta onda la diferencid entre luz y sombras es tajante. Hasta ahora no se conocían en Id cienciil llléÍs ondd:> que la emboras, que son las de lluygens, Id.:) de energ-í<l h y e:>ta doblan la esquina * * • Para continuar el estudio de las ondas tenemos que conocer el peso del electrón. Según la f'bica actual el electrón pesa 9 '\( 10 -' K~!I':>. La comprobación de este número se hace f(~cilmellte con el equivalente mecánico de la corriente eléctrico: 1 vatio = 0,102 Kgm . Recordando que Id velocidad de un voltio son 600 K:n segundo; el peso en kgs. de un culombio, es: 0,102 Kgm. = p ~ 6OO.~:l ; P = 5,56 x 10 -l ' K~~. El número de e¡~ctrones que forlllan un culombio se obtie- - 17ne dividiendo N por los culombios de la moléclJla gramo: 6.255 X 1018 Dividiendo ahora el peso en Kgs. del culombio, anteriormente encontrado por el número de electrones que lo forman. obtendremos el peso del electrón: 5.56 X 10' 1~ 8.888 X 10 -:)1 6255 X 10 1s Hemos encontrado un número casi igual al que la ciencia ha determinado por múltiples métodos. * * * Con este dato pasemos a estudiar la onda de 300.000 Km' Es una onda q, es decir, transmisora Estas ondas se dibujan en el éter como las olas en el mar, con esto quiero decir, que so lo Donen en movimiento a los electrones que se encuentran en su trayectoria. Empleando otras palabras diré que, en las ondas h, es el elemento emisor el que traza la onda; por el contrario, en las ondas q, es la onda la que pone en movimiento a los elementos lib re s. A cada electrón que coge la onda maxlma le obliga a dar una vuelta completa por segundo con la energia q. Fácil nos es, pues, hallar su velocidad o sea el camino recorrido en un segundo. Adoptamos como valor de q un tercio de h, o sea 2,2'< 10 -27. __ 1Il _v :! . _2.2 9 X lO_al '< v2 X g X lO ' q " v = 22 milímetros. - 2 ' 10 ~ ' 2 X g Resulta que el electrón de la onda máxima tiene un recorrido de 22 milímetros. Vamos a suponer, para que el error sea medio, que su movimiento es circular y entonces el diámetro o amplitud de la onda máxima es 7 mm. - 18 - Dara seguir adelante, tengamos en cuenta que pensando en todas las ondas q, podemos establecer la fórmula sig'uiente: 111 v ~ y q = - 2Representando todas las constantes de esta fórmula (que son q,m y el número 2) por la letra K, resultará: K V-y- = v Esta v es la velocidad por segundo y pard tener el camino recorrido en un período, dividiremos ambos miembros por la frecuencia: K V v_ " v v El camino reco rrido en un período es y es igual a la ., , amplitud de la onda multiplicada por un coeficiente, Representando la amplitud por la letra A y haciendo entrar su coeficiente en la constante K, tendremos la fórmula: K - A VyEsta fórmula nos dice que la amplitud de la onda está en razón inversa de la raiz cuadrada de la frecuencia. • La fórmula fundamental (c = y) ,) a su vez nos dice que la longitud de la onda está en razón inversa de la frecuencia. Resulta, pues, que al aumentar la frecuencia, baja rápidamente la longitud y más lentamente la amplitud hasta llegar a la ig uaL dad de las dos magnitudes. Cuando esto se consigue, ya no se puede ir más allá y estamos en la frecuencia máxima. Dara comprobar esto, dividamos una semionda máxima en milímetros por la frecuencia, y los 7 mm. de amplitud por la raíz cuadrada de la frecuencia, igualando ambas expresiones; despejando el valor de nu, resultará la frecuencia máxima: 150000.000.000 = 7 . y = 4.6 X 10 :lJ V " ' -- 19 - Hemos enc\)l1frado un valor de exponente 20, lo que es muy halagador y nos indica que el camino segui do no es malo; tanto más cuanto que hemos empleado como amplitud de la onda 7 mm. suponiendo el movimiento circular, y podemos fácilmente bajar esa dimensión suponiendo una órbita elíptica, con el eje menor como amplitud. Así llegaremos a los veintidos ceros q~e señfllfl la ciencia actual, fundándose en el paso de las ondas por el plomo. '" * • Al ll"'gar a este punto, y dejdndo a un lado todo lo anterior, encontramos dificultades entre Jos datos de la Física actual: lci frecuencia máxima y el peso d .. 1 electrón. En dcclo: ¿E~ po,",ible con el electrón que tiene un peso de l) 1ü-~1 aJmirifreru~nci(lS de 10 ~~ ? No es posible, porque la c~ntidGd de onda;, d~ 1 0 ~~ que caben en un centímetro cúbico, es del orden de 10 :~ ¡; y suponiendo que cada onda tiene un solo ",Iecirón, el peso del centímetro cúbico de éter sería de noventa lone!i'ld':l"l. El pe~o dd electrón lo hemos comprobado con el equivalente mecánico de la electricidad. La frecuencia máxima, hemos visto que también es un dato por lo menos muy aproximado. ¿en donde, pues. está el error que nos lleva al absurdo de que un centímetro cúbico de éter pesa 90 T.? ¿Será que el electrón con Id velocidad transforma su materia en energía? ¡c:,lllpecell1os a razonar: La velocidad de los electrones del alumbrado de nuestras casas es de 6300 a 7900 kilómetros por egundo. Algunas conducciones de alta tensión utilizan velocidades superiore a 200.000 K/s, es decir, más de 2/3 de la velocidad de l él luz. Lo asombroso de la corriente eléctrica, es que, en contra de las teorías modernas, los voltios siempre son voltios y los amperios amperios; en otras :>alabras, la velocidad siem- !)re es velocidad y la materia materia. Vemos, pues, que los electrones en su movimiento de traslación no pierden materia; lo mismo que la Tierra y los Astros que tampoco transfor man ni un átomo de sus enormes masas en energía. ~o sucede lo mismo cuando la velocidild es debida a 1 (.1 fre- - 20 cuencia; con velocidades menores de 2/3 de la luz, el electrón ya pierde materia y gana energía. Par a explicar esta contradicción entre los efectos de la velocidad lineal y ondulatoria, vamos a estudiar los cuerpos que nos rodean. La materia en las proximidades del cero absoluto está dividida en enormes osciladores. Al subir la temperatura, aumenta la división de la materia, o sea, el número de osciladores. El paso del estado sólido al líquido es la rotura de los osciladores en otros más pequeños. En los gases el aumento de frecuellcia produce la rotura de la molécula en átomos. Contemplando el cuadro anterior, el físico que estudie un elemento libre, puede asegurar que aumentando la energía disminuye la materia; pero no por aniquilamiento, sino por fraccionami ~I1 I0. No sería una hipótesis atrevida el que el electrón de Millikan se fraccionase con las altas fre..:uencias. Entramos en un terreno hipotético que no quiero seguir. • • • Hemos llegado al final. La constante de Planck e' una de las bases fundamentales de la verdadera Fbi('c" y su importdncia no se ha aminorado con la exiskncia :le 1(1 constanle q. Al terminar esta conferencia, tengo que expre,>ar mi admiración por el genial físico Max Planck que hizo ~'.1 r1¿ cubrimiento hace ya cuaren¡a años, y, apesar del tiempo trdl,scurrido, cada vez se confirma más su teoría. En la ll "l mada Física Filosófica, la constante h es el valladar que separa a los micro de lo:! macrofenómenos. Al fijar esta noche el verdadero concepto de dicha constante y descubrir otra menor, el valladar se ha desvanecido; la valabra Universo recobra por derecho propio su ilntigua realeza; en adelante ya todo es unidad en la diversidad infinita de los fenómenos naturales; todo es determinismo. Desde hoy podernos definir la incertidumbre y la indeterminación como el desconocimiento de las causas primeras. HE DICHO. BIBLIOTECA UNIVERSIDAD DE MALAGA . \ \ 11 1 11 11 \\ 11 \\ 1 1\ 11 11\ \\ 11 \ \\ 1\ 11 \1 1\ \\ 11 11 1 1\ 1 1\ 11 1 \11 \ 11 6101161828