TEMPERATURA Y EXPANSIÓN

Temperatura

De una manera cualitativa, nosotros podemos describir la temperatura de un objeto como aquella determinada por la sensación de tibio o frío al estar en contacto con él.
Esto es fácil de demostrar cuando dos objetos se colocan juntos (los físicos lo definen como contacto térmico), el objeto caliente se enfría mientras que el más frío se calienta hasta un punto en el cual no ocurren más cambios, y para nuestros sentidos, ambos tienen el mismo grado de calor. Cuando el cambio térmico ha parado, se dice que los dos objetos (los físicos los definen más rigurosamente como sistemas) están en equilibrio térmico. Entonces podemos definir la temperatura de un sistema diciendo que la temperatura es aquella cantidad que es igual para ambos sistemas cuando ellos están en equilibrio térmico.
Si nuestro experimento fuese hecho con más de dos sistemas, encontraríamos que muchos sistemas pueden ser llevados a equilibrio térmico simultáneamente; el equilibrio térmico no depende del tipo de objeto usado. Pero siendo más preciso:
Si dos sistemas están separadamente en equilibrio térmico con un tercero, entonces ellos deben estar en equilibrio térmico entre sí.

expansión

Cuando Einstein introdujo en 1917 su modelo relativista de un universo estático, casi nada de lo expuesto anteriormente era conocido, por lo que no es sorprendente que fuera considerado una posibilidad viable. Hubiera sido un paso sencillo, matemáticamente hablando, pasar de un su modelo al de un universo en expansión. El hecho de que Einstein no hiciera mención alguna a la posibilidad de la expansión, y por tanto de que su idea de un espacio-tiempo estático era una hipótesis ad hoc, nos da una buena idea de cuan revolucionario era este último paso. Ahora sabemos que un universo estático tiene problemas conceptuales, aparte, claro está, del hecho observacional de que el universo se expande. Si la Relatividad General es válida, una distribución estática de masa es gravitacionalmente inestable, por lo que, incluso con el actual grado de homogeneidad, no persistiría mucho más allá del tiempo de una vida de una estrella de tipo solar (un análisis reciente más exhaustivo de Barrow et al. 2003 propone que la situación es algo más compleja). La misma situación se presentaba dentro de la teoría newtoniana pero, a diferencia de Einstein, éste parecía consciente del problema. En su Óptica de 1704 se preguntaba: "¿Qué impide que las estrellas fijas caigan las unas sobre las otras?". La respuesta que dio Newton a este dilema fue que en un universo infinito no habría centro y por tanto no existiría un lugar especial hacia donde se dirigiría el colapso de la materia:
"Pero si la materia estuviera distribuída a través de un espacio infinito, ésta no podría reunirse en una masa; sino que una parte podría reunirse en una masa y otra parte en otra, hasta producirse un número infinito de grandes masas, dispersadas a grandes distancias una de la otra a través de todo el espacio infinito. Y así podrían haberse formado el Sol y las estrellas fijas, asumiendo que la materia fuera de una naturaleza "lúcida". (La referencia a la materia "lúcida" se refiere a la creencia de Newton de que el Sol y las estrellas estaban hechas de una materia diferente a la que se encuentra en la Tierra).
Newton cometió un error de razonamiento: en un espacio infinito ¡sí que la materia puede colapsar sobre sí misma uniformemente a través de todo el espacio y sin elegir un centro determinado!, contrariamente a lo que podría indicarnos la intuición