Existen cuatro teorías sobre el origen del Universo que podríamos denominar como principales. Estas son: La Teoría del Big Bang, la Teoría Inflacionaria, la Teoría del Estado Estacionario y la Teoría del Universo Oscilante.
En la actualidad, las más reconocidas a nivel científico son la teoría del Big Bang y la teoría Inflacionaria.
El experimento probado por Miller con la teoría del origen químico de la vida (biogénesis) tuvo resultados estupendos ya que pudo sintetizar algunos ácidos nucleicos en solo unos días y además así probar la teoría de Oparin sobre la atmosfera primitiva.
La historia de la humanidad puede considerarse como la historia de la conquista de la energía. Desde siempre el ser humano ha utilizado y transformado la energía, el concepto lo encontramos en todas las ramas de la ciencia.
Hay energía en nosotros y en las cosas, pero sólo observamos sus efectos cuando se transforma de un tipo de energía en otro. Su comprensión ha tenido gran influencia en la sociedad.
En los cursos introductorios de física energía se define como la capacidad de realizar un trabajo, una vez definido el trabajo como el producto de la fuerza aplicada y la distancia recorrida. Claro que previamente se dice qué es la fuerza, a la que sentimos muy cercana cuando se manifiesta como un empujón. Ya cuando se llega a discutir física moderna, aprendemos que la energía y la masa son equivalentes.
La equivalencia la expresó Einstein con la ecuación más famosa que existe: E = mc2 con c la velocidad de la luz en el vacío. También ya es del conocimiento general que en el mundo microscópico la energía puede venir en paquetes llamados cuantos.
Aspectos generales de las teorías sobre el origen del universo
1.- La Teoría del Big Bang la más popular, supone qué, hace entre 12.000 y 15.000 millones de años toda la materia estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña que por efectos físicos tales como la presión, la gravedad, etc. explotó. Consecuencia de esto es que tal materia, y por ende el universo, se expandió. Dicha materia salió impulsada con gran energía en todas direcciones. Formándose las primeras estrellas y las primeras galaxias. Desde entonces el Universo continúa en constante movimiento, evolución y expansión. En 1929 el astrónomo Edwin Hubble descubrió que las velocidades de alejamiento o recesión de las galaxias aumentaban con el crecimiento de sus distancias esto da origen a la teoría del Big Bang.
2.- La Teoría Inflacionaria de Alan Guth, mediante la cual intenta explicar los primeros instantes del Universo, basándose en estudios sobre campos gravitatorios como los que hay cerca de un agujero negro. Esta teoría supone que una fuerza única se dividió en las cuatro que ahora conocemos (las cuatro fuerzas fundamentales del Universo: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil), produciéndose así el origen del Universo. El empuje inicial de esta fuerza pretérita duró un tiempo prácticamente inapreciable, pero fue tan violenta que, a pesar de que la atracción de la gravedad frena las galaxias, el Universo todavía crece.
3.- La Teoría del Estado Estacionario, en esencia, se opone a la tesis de un universo evolucionario. Los seguidores de esta teoría consideran, que el universo es una entidad que no tiene un principio, ni tampoco tiene un fin.
No tiene principio porque no comenzó con una gran explosión ni se colapsará, en un futuro lejano, para volver a nacer, precisamente por el mismo motivo. Dicho en otra forma para que se entienda. La materia del Universo siempre ha existido, por tanto no hay génesis y, en base a esto, no puede haber final. Esta interesante teoría fue desarrollada en 1949 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle.
4.- La Teoría del Universo Oscilante, es una hipótesis propuesta por Richard Tolman, nos dice que Nuestro universo sería el último de muchos surgidos en el pasado, luego de sucesivas explosiones y contracciones, que en realidad el Universo no tuvo un origen común, sino que ha estado “creándose” y “destruyéndose” continuamente, pasando por una fase de expansión y otra de contracción (también llamada “Big Crunch”).
Atmosfera primitiva
Esta teoría está relacionada con el origen químico de la vida (biogénesis) propuesta por bioquímico ruso Oparin, que la tierra estuvo condicionada a la existencia de las primeras formas de vida. La atmosfera comenzó a formarse hace 4600 millones de años con el nacimiento de la tierra.
Sus condiciones en que se encontraba la atmósfera era altamente reductora carecía de oxígeno, erupción de volcanes y el consecuente desprendimiento de gases contribuyeron a la formación de la atmósfera, los gases producidos incluían dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), vapor de agua (H20), hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2). Probablemente esta atmósfera contenía también un poco de amoniaco (NH3), sulfuro de hidrógeno (H2S) y metano (CH4), aunque estas moléculas reducidas bien pudieron haberse degradado por la radiación ultravioleta del sol, violentas tormentas eléctricas produjeron lluvias torrenciales que erosionaron la superficie de la Tierra.
La materia que la conforma se compactó como resultado de la acción de fuerzas gravitatorias; los elementos más pesados, como níquel y hierro, formaron el núcleo central; los elementos de peso medio formaron el manto, y los ligeros quedaron cerca de la superficie.
La primera atmósfera, compuesta en gran parte por los elementos más ligeros, helio e hidrógeno, se perdió debido a que las fuerzas gravitacionales de la Tierra no fueron capaces de retenerla.
Con el enfriamiento gradual de la Tierra, el vapor de agua se condensó, produciendo lluvias torrenciales que formaron océanos. Además, estas lluvias erosionaron la superficie de la Tierra, agregando minerales a los océanos, haciéndolos "salados".
Hay cuatro requisitos de la evolución química. Primero, la vida sólo podía evolucionar en ausencia de oxígeno libre. Como tal elemento es muy reactivo, su presencia en la atmósfera habría producido la degradación de las moléculas orgánicas necesarias en el origen de la vida.
Un segundo requerimiento para el origen de la vida debió ser la energía. La Tierra era un lugar con gran cantidad de energía, tormentas violentas, volcanes e intensa radiación, incluso la radiación ultravioleta del sol.
Tercero, los elementos químicos que constituyen las piezas necesarias para la evolución química debían estar presentes. Estos elementos incluyen agua, minerales inorgánicos disueltos (presentes en forma de iones) y gases presentes en la atmósfera; como último requisito, tiempo, para que las moléculas pudieran acumularse y reaccionar entre sí.
El concepto de formación espontánea de moléculas orgánicas simples, como azúcares, nucleótidos y aminoácidos, a partir de materia no viva, se propuso en 1920 por dos científicos que trabajaron de modo independiente: Oparin, un bioquímico ruso, y Haldane, un genetista escocés.
Su hipótesis fue puesta a prueba en 1950 por Urey y Miller, quienes diseñaron un aparato que simulaba las condiciones que se cree prevalecían en el inicio de la Tierra, El caldo nutritivo, liquido rico en compuestos orgánicos, se compone de carbono, nitrógeno e hidrogeno mayoritariamente, expuesto a rayos ultravioleta y energía eléctrica.
El análisis de los elementos químicos producidos en una semana reveló la síntesis de aminoácidos y otras moléculas orgánicas.
Concepto general de energía y clasificación
En los cursos introductorios de física se define como la capacidad de realizar un trabajo, una vez definido el trabajo como el producto de la fuerza aplicada y la distancia recorrida. Claro que previamente se dice qué es la fuerza, a la que sentimos muy cercana cuando se manifiesta como un empujón. Ya cuando se llega a discutir física moderna, aprendemos que la energía y la masa son equivalentes.
La energía se manifiesta en muchas formas, cada una de ellas puede cambiar a otra, siempre se conserva, solo se transforma (primera ley de la termodinámica) la energía se mide en Joules. Por tanto la energía es la propiedad mediante la cual se pueden producir cambios: de calor, posición, velocidad, etc.
La energía puede estar en materia bajo dos formas: energía potencial y energía cinética.
La energía potencial es la energía en espera, almacenada que posee un cuerpo en virtud de su posición o condición. Por ejemplo en una presa cuanta más alta es la presa mayor es la energía.
La energía que tiene un cuerpo debido a su elevación recibe el nombre de energía potencial gravitacional esta mide el trabajo que se tuvo que hacer contra la gravedad para llevar al cuerpo a cierto punto. Y esta depende del peso tendrá mayor energía si tiene mayor peso.
La cinética es la energía de movimiento, proviene del kinetos o móvil. Ejemplo el desplazamiento de un automóvil.
La energía cinética aumenta al aumentar su masa y su rapidez.
Ec= ½ mv2 al analizar esta ecuación podemos concluir que si su rapidez se le duplica, entonces su energía se cuadruplica.
Las diferentes manifestaciones de la energía
La energía mecánica, es la asociada al movimiento o a la posición del objeto, por ejemplo las palancas. Esta energía representa la suma de la energía cinética y la energía potencial gravitacional
Térmica: Calorífica
Nuclear: fisión nuclear y fusión nuclear
Eléctrica: acumuladores, generadores
Radiante: energía solar
Química: Unión o separación de átomos
Acústica: instrumentos musicales
Geotérmica: volcanes, aguas termales
El sistema representa un conjunto de objetos que tienen entre si alguna interrelación.
Cuando la energía de un sistema se transmite a otro sistema o a otra parte de él se ha producido una transferencia de energía. Ejemplo los combustibles al quemarse son fuentes de energía, al quemarse pueden aportar su energía a diversos sistemas.
Podrá consultar la presentación ppt de este tema en: https://www.dropbox.com/sh/256kthzmazc0ff3/AAAzPCdsN04N75f8fL8TUps2a/Presentaciones%20de%20PowerPoint/Tema%203.pptx?dl=0
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