EL AÑO MÁS PROLÍFICO DE ISAAC NEWTON

¿Cuál es el científico más importante de la historia? Esta pregunta es muy difícil de contestar ya que existen muchos genios brillantes cuyos aportes son fundamentales en el mundo del conocimiento, pero sin dudas uno de los nombres que con más fuerza se propondría como respuesta a esta interrogante sería el de Isaac Newton. Este físico británico publicó en 1687 uno de los libros más trascendentales de la historia de la ciencia, su obra “Principios Matemáticos de la Filosofía Natural”. Si bien Newton se destaca mayormente por sus aportes a la física no es menos cierto que necesitó desarrollar las herramientas matemáticas que le permitieran continuar sus investigaciones. Fue así que estableció las bases del Cálculo Infinitesimal, instrumento fundamental para el desarrollo de las matemáticas modernas. Recuerda que en este blog ya hemos mencionado la gran disputa que tuvo con el alemán Gottfried Leibniz acerca de la invención del Cálculo Infinitesimal. 

Desde la Teoría de Gravitación Universal hasta el descubrimiento del espectro del color, pasando por la ley de convección térmica y la ley sobre viscosidad en sus pioneros estudios de mecánica de fluidos, Newton fue un genio cuyas contribuciones se extienden en las más diversas áreas de la física. En el siguiente video podrás conocer siete ideas brillantes de este asombroso científico que florecieron en su mente durante un mismo año.

¿POR QUÉ ARQUÍMEDES EXCLAMÓ “EUREKA”?

Arquímedes de Siracusa fue uno de los más importantes matemáticos de la Antigua Grecia. Entre sus aportes matemáticos más célebres se encuentran la elaboración de un método para calcular el número π utilizando polígonos, así como sus cálculos para el volumen de algunos de los sólidos de revolución más famosos: la esfera, el cono y el cilindro. Sin embargo su mayor legado se debe en general a dos ideas no tan relacionadas con la matemática: la Ley de la Palanca y el Principio de la Hidrostática. Asimismo es reconocido por la invención de elaborado armamento militar para la época, como las Catapultas o los Rayos de Calor. Han sido tantas las contribuciones de este matemático helénico que podríamos hacer una lista solo con aquellas que aún las conocemos asociadas a su nombre: el Número de Arquímedes, la Espiral de Arquímedes, el Tornillo de Arquímedes o los Poliedros Arquimedianos.

Como verás son muchísimos los detalles que se conocen de su trabajo, en cambio muy poco se sabe de su vida personal. Una de las anécdotas más famosas sobre él es la historia en la que Arquímedes tras resolver un problema meditando en la bañera, sale corriendo desnudo y exclamando “¡Eureka!” por las calles de Siracusa. Si quieres saber más sobre esta curiosa historia mira el siguiente video.

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LA IMPORTANCIA DEL NÚMERO π EN FÍSICA

Los números son herramientas matemáticas fundamentales para comprender el mundo. Algunas de las utilidades que tienen son la posibilidad de medir, comparar, ordenar, contar, codificar y, por supuesto, calcular. Es prudente observar que todas las civilizaciones avanzadas de la antigüedad construyeron su propio sistema de numeración, ya sea los antiguos egipcios o babilónicos, tanto los chinos como los árabes, así griegos como romanos, ninguno de ellos dejó de lado la importancia de los números. A lo largo de la historia fueron apareciendo números sorprendentes que aún hoy maravillan al mundo entero, entre ellos el número Φ (conocido como el número de oro), el número e (número de Euler) y el número i (también llamado unidad imaginaria). De todos ellos el más famoso es el número π, que expresa la razón entre el perímetro de una circunferencia y su diámetro. 

¿Por qué estos números son tan interesantes? Sin lugar a dudas estos números aparecen asociados a fenómenos de la naturaleza que a priori no tienen ninguna relación con las matemáticas. El objetivo de las ciencias es estudiar los fenómenos naturales para poder explicarlos o predecirlos. Con este fin los científicos intentan descifrar las leyes de la naturaleza, muchas de las cuales resultan estar vinculadas a fórmulas matemáticas. En el siguiente video se presentan varias fórmulas relacionadas a fenómenos físicos donde el número π aparece como protagonista.

¿POR QUÉ UN MARTILLO Y UNA PLUMA CAEN A LA VEZ?

En 1960 la NASA inició el Programa Espacial Apolo cuyo objetivo principal era lograr que una nave tripulada estadounidense descendiera sobre la luna antes que los soviéticos pudieran hacerlo. La primer nave tripulada (Apolo 1) se incendió matando a los tres astronautas que se encontraban dentro siendo, además de un trágico fracaso, un comienzo poco auspicioso en la carrera del hombre a la luna. Finalmente en el año 1969 el Apolo 11 tripulado por los astronautas Neil Amstrong, Edwin Aldrin y Michael Collins lograría alunizar de forma exitosa, convirtiéndose en uno de los momentos más importantes de la historia de la ciencia. Las imagenes de los astronautas realizando trabajos de exploración sobre la luna se transmitieron en directo al mundo llevando un mensaje de unión y paz.

Posteriormente otras naves tripuladas del Programa Apolo visitaron la luna recabando más información del satélite terrestre. Durante una de estas misiones espaciales el astronauta David Scott, comandante del Apolo 15, aprovechó para confirmar a través de un experimento la ley física propuesta por Galileo Galilei que hoy conocemos con el nombre de Principio de Equivalencia Débil. En la luna no hay atmósfera, por tanto no existe resistencia del aire, justamente por esto la luna es un lugar apropiado para verificar que el tiempo de caída de un objeto no depende de su masa. En el siguiente video se explica con detalle este principio físico propuesto por Galileo en el siglo XVI y comprobado por David Scott en la luna.

EL DESAFÍO DEL BILLETE

La física es de todas las ciencias naturales la que más se suele relacionar con la matemática, ¿por qué? Antes que nada debemos recordar qué investiga la física, esta ciencia se ocupa del estudio de la materia y el movimiento, existen además otros conceptos relacionados a los movimientos, tales como la energía y la fuerza, que también forman parte del trabajo de los físicos. Las órbitas que los planetas describen alrededor del sol, los circuitos eléctricos que nos permiten usar una licuadora, la energía que se genera luego de un terremoto y las fuerzas magnéticas producidas por un imán son solo algunos ejemplos de fenómenos que busca explicar la física. En su afán por comprender estos sucesos los físicos establecerán teorías, principios y leyes que, según ellos, determinan los eventos estudiados. Justamente estas leyes de la física no son más que ecuaciones matemáticas que permiten vincular las distintas magnitudes de los objetos que de alguna forma intervienen en el fenómeno físico que se busca explicar. 

Albert Einstein, Isaac Newton y Galileo Galilei son tres de los físicos más renombrados de la historia y entre sus múltiples aportaciones al mundo del conocimiento se destacan sus trabajos sobre uno de los misterios que siempre ha desvelado a las personas: la gravedad. La gravedad terrestre es un fenómeno natural por el cual los objetos con masa son atraídos al centro de la Tierra, es decir que es el motivo por el cuál las cosas se caen. En el siguiente video se plantea el conocido desafío del billete y se explica a través de cálculos matemáticos el motivo por el cual la mayoría de las personas no pueden detener la caída del billete.

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LA HISTORIA DEL METRO

No todo puede ser medido, por ejemplo la felicidad y el amor son imposibles de cuantificar. Toda información que sea posible medir, es decir que se la pueda asociar a un número, es cuantificable. La distancia, el peso y la temperatura son solo algunas de las tantas magnitudes cuantitativas que estamos habituados a medir. Las unidades de medidas que hoy conocemos, como el kilogramo o o el metro, no siempre han existido. Antiguamente se utilizaron unidades de medida basadas en dimensiones corporales como la pulgada, el codo o el pie que servían para describir distancias cortas, pero estas resultaban un tanto ambiguas pues el pie, el codo y el pulgar de cada uno tiene una longitud distinta. El desarrollo del comercio entre distintas comunidades hizo necesario una estandarización de dichas unidades para evitar confusiones.

Obviamente el conocimiento científico está estrechamente relacionado con la medición. Gran parte de los instrumentos de medición fueron obra de científicos, como por ejemplo la balanza, el cronómetro o el termómetro. Quizás el más sencillo instrumento de medida sea la regla de un metro, sin embargo posee una historia repleta de sorpresas. Increíblemente la revolución francesa, el polo norte, la línea del Ecuador y la velocidad de la luz son solo algunos de los elementos que de forma impensada influyeron en la medida del metro. En el siguiente video encontrarás la asombrosa historia del metro.

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LA LEY DEL CUADRADO - CUBO

Sin dudas Galileo Galilei es uno de los científicos más importantes de la historia. Entre sus aportes fundamentales encontramos el invento del telescopio que cambió nuestra percepción del universo para siempre. Justamente a través del uso del telescopio logró las observaciones astronómicas necesarias para convalidar el sistema heliocéntrico propuesto anteriormente por Copérnico. Esto significó una ruptura definitiva con la física aristotélica, podemos decir entonces que Galileo es el principal responsable de la revolución científica del siglo XVII. Obviamente estas nuevas ideas que proponía Galileo se contradecían con el discurso medieval de la Iglesia, e incluso debió someterse a los procesos de la Inquisición donde para permanecer vivo debió desdecirse, o lo que es lo mismo: afirmar que La Tierra es el centro inmóvil del universo. Hay quienes afirman que luego de la abjuración soltó la palabras “Eppur si muove” (Y sin embargo se mueve).

Asimismo las contribuciones de Galileo abarcan un espectro mucho más amplio: desde las incipientes leyes del movimiento (que más adelante serán mejoradas por Isaac Newton) a las bases mismas del método científico, así como también la ley del péndulo o la ley del cuadrado-cubo. En el siguiente video se explica detalladamente esta última ley matemática que expresa la relación entre el volumen y la superficie de un objeto.

LA CURVA CICLOIDE

Aproximadamente 150 millones de kilómetros separan a nuestro planeta de la estrella más cercana: el Sol. La energía del Sol, en forma de luz, sustenta casi todas las formas de vida en La Tierra. Muchos pueblos antiguos adoraron al Sol como si fuera un dios y no parece una idea descabellada hoy que conocemos con detalle su importancia. Sin embargo cuando miramos el cielo y vemos al Sol no observamos al Sol tal cual es ahora sino que estamos viendo el pasado del Sol, más concretamente observamos al Sol de hace ocho minutos y veinte segundos. Esto ocurre por la naturaleza propia de la luz y su velocidad que es una constante universal, aproximadamente trescientos mil kilómetros por segundo. La distancia que recorre un fotón en un año es lo que llamamos habitualmente como un año luz y es la unidad de longitud que utilizamos para indicar distancias astronómicas.

Johannes Kepler será el científico que explique que La Tierra describe una órbita elíptica alrededor del Sol resucitando el ínterés del trabajo de un antiguo matemático griego: Apolonio de Perga. Apolonio estudió con detalles unas curvas muy especiales que conocemos como “Cónicas”. Las circunferencias, las elipses, las parábolas y las hipérbolas son curvas que conforman este selecto grupo de curvas. En el siguiente video conoceremos la curva cicloide, que no es una cónica, y veremos qué tiene que ver esta curva con el concepto de distancia.

¿CÓMO FUNCIONA EL GPS?

Muchas personas esperan ansiosamente las vacaciones por un motivo: viajar por el mundo. Nunca antes fue tan accesible la posibilidad de conocer tantos sitios asombrosos, aunque lamentablemente no todos se pueden darse este lujo. Lo cierto es que el hombre es explorador por naturaleza y esto le permitió extender su especie por todo el planeta e incluso comenzar a conquistar el espacio, llegando en 1969 a la Luna. Podríamos entonces decir que la humanidad se ha beneficiado de su instinto explorador. Claro está que viajar tiene sus riesgos pues significa establecerse en territorios desconocidos, sin embargo si uno toma sus precauciones puede evitar varios peligros, como por ejemplo perderse.

Hoy contamos con una herramienta casi perfecta para ubicarnos, el GPS. En el siguiente video se explica muy sencillamente cómo funciona este sistema, solo necesitas saber el concepto de circunferencia como lugar geométrico de todos los puntos de un plano que equidistan del centro de dicha circunferencia y extender este significado para las esferas .

NIKOLA TESLA

LA FUNCIÓN DE ONDA DE SCHRODINGER

En el siglo XX aparecieron dos teorías de la física que revolucionaron nuestro entendimiento del universo, por un lado la Teoría de la Relatividad General y por el otro la Mecánica Cuántica. Eso sí, estas teorías parecen irreconciliables y el mayor desafío de la física actual es establecer una teoría que unifique estos dos campos de la física. Sin embargo existen científicos renombrados, como Stephen Hawking, que están convencidos de que no se podrá llegar a obtener dicha teoría debido a un resultado matemático: El Teorema de Incompletitud de Godel. 

La Mecánica Cuántica explica los fenómenos físicos que ocurren a nivel subatómico, por ejemplo los protagonizados por electrones. Pero entender la naturaleza de un electrón no es cosa sencilla, el experimento de la doble rendija evidencia dos conceptos fundamentales de la física cuántica: el principio de incertidumbre de Heisenberg y la llamada dualidad onda-partícula. ¿Es el electrón una partícula o una onda? Como veremos responder esto no es fácil, ni desde el punto de vista físico ni desde el punto de vista matemático. En el siguiente video se explica la importancia de la Función de Onda de Schrodinger, un importante aporte de la matemática a la Mecánica Cuántica.

EL PRINCIPIO DE LA PALANCA DE ARQUÍMEDES

Arquímedes es considerado uno de los más importantes científicos de la Grecia Antigua, además de matemático fue también físico, astrónomo, ingeniero e inventor. Entre sus aportes a la matemática se destacan su aproximación al número π (siendo esta la primer aproximación lograda a través de un método), su trabajo pionero en la suma de series infinitas y los llamados sólidos arquimedianos. Sin embargo es dentro de la física donde más fama ha obtenido su obra debido a dos estudios fundamentales: el principio de flotabilidad y la ley de la palanca. Se le atribuye también el uso de la palabra “Eureka”, una historia que contaremos más adelante en el blog.

Si bien no se conocen muchos detalles de su vida personal, se sabe que murió durante el desenlace del sitio de Siracusa a manos de un soldado que desconoció las órdenes del Emperador Romano Marcelo de respetar la vida de un hombre con semejante genialidad. En el siguiente video se analiza la Ley de la Palanca de Arquímedes, que en definitiva puede compararse con jugar al subibaja.

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FLATLAND: LAS OTRAS DIMENSIONES

Nuestros sentidos nos engañan, y este es un gran problema para conocer el mundo pues lo percibimos únicamente a través de ellos. En todas las culturas conocidas han privilegiado al sentido de la vista en desmedro de los otros, y esto no es extraño pues casi el 50% de la actividad cerebral se dedica al procesamiento de la información visual. Por tanto la vista es quizás el mejor instrumento que poseemos  para interpretar el mundo, pero debemos reconocer sus limitaciones para no caer en callejones sin salida. El Triángulo de Penrose es un objeto imposible de construir en tres dimensiones pero que sí se puede dibujar, si lo miras podrás entender que las ilusiones ópticas nos engañan lo suficiente para descreer de nuestros propios ojos.

Cuando a principios del siglo XX Albert Einstein revolucionó el mundo de la ciencia con su Teoría de la Relatividad quedó evidenciada la estrecha relación entre el espacio y el tiempo, instaurándose así la idea de que podíamos considerar al tiempo como la cuarta dimensión. Esta noción fue aprovechada por la cultura popular en múltiples ocasiones vinculadas a la ciencia ficción, de hecho una de las últimas películas en tratar el tema fue “Interestelar” (2014). Asimismo otras teorías físicas han retomado la búsqueda de dimensiones, como por ejemplo la Teoría de Cuerdas, planteando la existencia de nueve o más dimensiones, de las cuales solo percibiríamos tres. En el siguiente video se explica cómo podríamos entender una posible cuarta dimensión a través del tan importante sentido de la vista.

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RELATIVIDAD ESPECIAL Y RELATIVIDAD GENERAL

La luz simboliza vida, prosperidad, felicidad. Lo podemos ver en la religión cuando Jesucristo dice “Yo soy la luz del mundo, el que me sigue no caminará a oscuras” (Juan 9: 5). También en el arte se observa cómo el tratamiento de la luz está dotado de un importante significado, la luz aquí expresa muchas veces el alma o la belleza interior. En la historia incluso tenemos un “Siglo de las Luces” (s. XVIII) llamado así por el movimiento cultural e intelectual de la Ilustración. Los pensadores de la Ilustración sostenían que el conocimiento humano era la fuente del progreso de la civilización y tuvieron gran impacto en la política, la economía y sobretodo en la ciencia. Hay un fuerte vínculo entre la luz y el conocimiento, de hecho existe una metáfora muy común: decimos que se le encendió la lamparita (de luz) a una persona que tiene repentinamente una idea o acaba de descubrir algo.

Obviamente la luz ha sido también uno de los objetos de estudio de la ciencia, y sus fascinantes secretos han revolucionado nuestra concepción del mundo. Uno de los tantos descubrimientos relacionados a la luz se lo debemos a Ole Romer que en 1676 calculó la velocidad de la luz. Aproximadamente a 300.000 kilómetros por segundo viaja la luz en el vacío. En el siguiente video se aprecia cómo Albert Einstein llega a una conclusión extraordinaria meditando acerca de la velocidad de la luz.

EL AÑO DE EINSTEIN

Albert Einstein es el científico más destacado del siglo XX y su apariencia de “genio loco”, con sus cabellos largos y despeinados sumados a un bigote desprolijo, han servido de manera icónica para representar la imagen del hombre de ciencia. Asimismo hay diversos mitos sobre Einstein que permanecen hasta hoy. El más conocido de los mitos es que era pésimo en matemática, lo cual obviamente es una falsedad ya que a los 15 años poseía un posgrado en cálculo diferencial e integral. Otro mito sugiere que en realidad era su esposa, Mileva Maric, la responsable de sus teorías fundamentales. Si bien Mileva tenía una mente prodigiosa se puede afirmar con seguridad que Einstein es el autor de sus artículos más destacados.  Finalmente existe un tercer mito sobre Einstein vinculado a la bomba atómica que atribuye cierta irresponsabilidad del científico por desconocer las consecuencias de esta. Einstein fue el primero en advertir las devastadoras consecuencias de la bomba atómica y si bien participó en la construcción lo hizo con el afán de persuadir a los gobernantes de no utilizarla más que como un instrumento de amenaza a la Alemania Nazi.  

En 1905 si bien Einstein era una mente brillante parecía quedar estancado en un trabajo desesperanzador como funcionario de una oficina de patentes, sin embargó logró en este año publicar cuatro artículos revolucionarios.

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¿QUÉ ES LA CIENCIA?

A través de la historia los hombres han buscado una explicación del universo que a su vez diera significado a la existencia del hombre en el mundo. Casi en todas las culturas conocidas las primeras explicaciones fueron mitológicas o religiosas. Sin embargo en la Antigua Grecia surgió un pensamiento racional, que los filósofos llaman “logos”, dando así los primeros pasos para un conocimiento de naturaleza científica.

La evolución del conocimiento científico fue el motor del progreso de la sociedad moderna, y si bien sus descubrimientos nos han ayudado a alcanzar un mayor confort en nuestras vidas, la ciencia se involucró cuestionablemente en asuntos serios como la guerra y la explotación del planeta.

En el siguiente video se responde una pregunta importantísima: ¿qué es la ciencia?

ISAAC NEWTON

JOSEPH FOURIER

SUPERPODERES (Parte 1)

Desde niños estamos expuestos a diferentes historias que tienen como protagonista a un héroe con superpoderes. Estas ficciones muchas veces incluyen explicaciones pseudociéntificas acerca de cómo estos personajes han adquirido sus habilidades poco creíbles. En el siguiente video se analiza cuales serían las consecuencias de ser superfuerte, uno de los tantos superpoderes que se han asociados a los superhéroes.

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STEPHEN HAWKING