Agujeros negros. Conceptos de relatividad y física cuántica - UDEM

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Agujeros negros. Conceptos de relatividad y física cuántica

Por (autor),  Juan Felipe Henao Moreno
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Formato : PDF
Número de páginas : 432
Edición :1
Fecha de Publicación :2014
Disponible para :

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Descripción del libro

El libro “Agujeros Negros - Conceptos de Relatividad y Física Cuántica”, está conformado por una serie de capítulos dispuestos para llevar al lector de manera progresiva y dentro de un contexto histórico a la comprensión de sus conceptos fundamentales. Se pretende poner a disposición de los interesados, un panorama amplio que exponga desde distintos puntos de vista las propiedades básicas de los agujeros negros. Para lograrlo, fue necesario transitar por algunas de las teorías más notables de la ciencia tales como la Física Clásica, la Relatividad y la Mecánica Cuántica.
 
A pesar de que el libro está dirigido a estudiantes de Ingenierías y de Ciencias Exactas, el lector en general, apasionado con temas de la Astrofísica Moderna, encontrará en esta obra el pretexto ideal para incursionar a través de un lenguaje sencillo y ameno, al apasionante terreno de los agujeros negros y sus relevantes implicaciones dentro del funcionamiento del Universo.
 
Los agujeros negros representan uno de los conceptos más fascinantes de la ciencia moderna y en la actualidad son motivo de intensa investigación en Astronomía, Astrofísica, Cosmología y otras ramas afines. Estos enigmáticos cuerpos astrofísicos que alguna vez fueron protagonistas de historias de ciencia ficción son hoy en día absolutamente corrientes y constituyen una parte fundamental de la estructura del Universo. Los agujeros negros son literalmente pinchazos en el tejido tetradimensional del espacio-tiempo y en sus vecindades ocurren fenómenos muy extraños: el tiempo se dilata, el espacio se contrae y la luz se curva, llevando las leyes de la Física a límites inimaginables y cuestionando algunos de los conceptos que actualmente aceptamos como ciertos.
 
Tabla de Contenido
 
  Página
Presentación 13
Capítulo I
Un viaje cósmico por los agujeros negros
 
INTRODUCCIÓN 17
   
Capítulo II
Postulados de la física clásica
 
INTRODUCCIÓN 35
2.1 LEYES PLANETARIAS DE KEPLER 36
2.2 FÍSICA EXPERIMENTAL Y DEDUCTIVA DE GALILEO 37
2.3 LEYES DE LA MECÁNICA CLÁSICA 39
2.4 TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA DE MAXWELL 44
2.5 PROBLEMAS RESUELTOS 49
2.6 RESUMEN DE LAS FÓRMULAS USADAS 57
   
Capítulo III
Teoría de la relatividad especial
 
INTRODUCCIÓN 59
3.1 POSTULADOS DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL 59
3.2 TRANSFORMACIONES DE LORENTZ-EINSTEIN 61
3.3 RELATIVIZACIÓN DE LA SIMULTANEIDAD 67
3.4 MEDICIÓN DEL ESPACIO Y DEL TIEMPO 68
3.5 DILATACIÓN DEL TIEMPO 69
3.6 CONTRACCIÓN DEL ESPACIO 73
3.7 PARADOJA DE LOS GEMELOS 75
3.8 ESPACIO-TIEMPO Y DIAGRAMAS DE MINKOWSKI 78
3.9 MÉTRICA EN EL ESPACIO-TIEMPO 82
3.10 INTERVALOS ESPACIO-TEMPORALES Y CONOS DE LUZ 90
3.11 MAGNITUDES FÍSICAS RELATIVISTAS 92
3.12 PROBLEMAS RESUELTOS 107
3.13 RESUMEN DE LAS FÓRMULAS USADAS 117
   
Capítulo IV
Teoría de la relatividad general
 
INTRODUCCIÓN 119
4.1 ÉXITOS DE LA TEORÍA DE LA GRAVITACIÓN DE NEWTON 120
4.2 DIFICULTADES DE LA TEORÍA DE LA GRAVITACIÓN DE NEWTON 120
4.3 EQUIVALENCIA ENTRE MASA INERCIAL Y GRAVITACIONAL 121
4.4 PRINCIPIO DE EQUIVALENCIA 122
4.5 GEOMETRÍA DEL ESPACIO-TIEMPO 124
4.6 REDEFINICIÓN DEL CONCEPTO DE GRAVEDAD 132
4.7 ESPACIO-TIEMPO CURVO Y GEODÉSICAS 133
4.8 ECUACIÓN DE CAMPO DE EINSTEIN 135
4.9 SOLUCIONES A LAS ECUACIONES DE EINSTEIN 143
4.10 PREDICCIONES DE LA RELATIVIDAD GENERAL 145
4.11 PROBLEMAS RESUELTOS 154
4.12 RESUMEN DE LAS FÓRMULAS USADAS 157
   
Capítulo V
Teoría de los agujeros negros
 
INTRODUCCIÓN 159
5.1 CONCEPCIÓN NEWTONIANA DE LOS AGUJEROS NEGROS 159
5.2 CONCEPCIÓN RELATIVISTA DE LOS AGUJEROS NEGROS 171
5.3 SOLUCIÓN DE SCHWARZSCHILD 173
5.4 SOLUCIÓN DE REISSNER-NORDSTROM 184
5.5 ENIGMA DE LAS ENANAS BLANCAS 188
5.6 ESTRELLAS DE NEUTRONES 192
5.7 SOLUCIÓN DE KERR 184
5.8 SOLUCIÓN DE KERR-NEWMAN 212
5.9 PROBLEMAS RESUELTOS 216
5.10 RESUMEN DE LAS FÓRMULAS USADAS 224
   
Capítulo VI
Propiedades astrofísicas de los agujeros negros
 
INTRODUCCIÓN 229
6.1 DEFINICIÓN DE AGUJERO NEGRO 229
6.2 FENÓMENOS FÍSICOS CERCA DE UN AGUJERO NEGRO 230
6.3 HIPÓTESIS DE LA CENSURA CÓSMICA 243
6.4 MECANISMO O PROCESO PENROSE 245
6.5 PROCESO DE ESPAGUETIZACIÓN 246
6.6 HORIZONTE COSMOLÓGICO 247
6.7 RELACIÓN M-SIGMA 249
6.8 DETECCIÓN DE LOS AGUJEROS NEGROS 249
6.9 CLASIFICACIÓN DE AGUJEROS NEGROS SEGÚN SU MASA 255
6.10 PROBLEMAS RESUELTOS 260
6.11 RESUMEN DE LAS FÓRMULAS USADAS 262
   
Capítulo VII
Concepción cuántica de los agujeros negros
 
INTRODUCCIÓN 263
7.1 Conceptos básicos de la Mecánica Cuántica 265
7.2 FENÓMENOS CUÁNTICOS EN AGUJEROS NEGROS 329
7.3 PROBLEMAS RESUELTOS 357
7.4 RESUMEN DE LAS FÓRMULAS USADAS 363
   
Capítulo VIII
Apéndices
 
8.1 Apéndice A - Sistemas de Coordenadas 367
8.2 Apéndice B - Movimiento Circular Uniforme 376
8.3 Apéndice C - Funciones trigonométricas 380
8.4 Apéndice D - Espectro electromagnético 382
8.5 Apéndice E - Unidades básicas y unidades derivadas 383
8.6 Apéndice F - Sistema de unidades de Planck 385
8.7 Apéndice G - Tensores métricos de los agujeros negros 386
   
Glosario 403
Bibliografía 409
Índice alfabético 413