Las Gacetas de Física, es una revista independiente de divulgación científica, que pretende; acercar, promover e incentivar la discusión, en torno a la Educación, las Ciencias en general, y la Física en particular. Las Gacetas de Física es una iniciativa de docentes del departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile y Universidad Central. La Educación como la Libertad, es un Derecho. (ISSN 0719-109X, Abrev. Gac. fís.)
Somos más... nuevos amigos y amigas se han sumado a la iniciativa, y en el próximo número es posible que la cantidad de artículos, también seamos mas...
Al visitar el blog podrás encontrar las novedades de este nuevo número, hemos incorporado podcast a la editorial, al artículo central y a la entrevista, estos los puedes oir directamente de la página o descargarlos a tu mp3.
Para presentar esta incorporación, la presentación de la revista Nº4, la realizamos desde el podcast.
Este es de cálculo 1, pero cálculo al fin... muy bueno =)
¿Derivando el pan Integral, es posible obtener el harina que lo produjo?
Este otro la idea la tomamos de la web... pensando, talvés deberíamos editar el solucionario de algunos chistes... Ustedes saben que cuando intersectan dos planos nos da una recta.
Pero, ¿qué ocurre si uno de los dos planos es curvo?
y la última pregunta, para pensar antes de dormir...
¿Se han imaginado alguna vez como sería el mundo sin preguntas hipotéticas?
The Principia
Es contrario a las buenas costumbres hacer callar a un necio, pero es una crueldad dejarle seguir hablando Benjamin Franklin (1706 - 1790)
El genio es un uno por ciento de inspiración, y un noventa y nueve por ciento de transpiración Thomas Alva Edison (1847 - 1931)
En los momentos de crisis, sólo la imaginación es más importante que el conocimiento.
El Gran Acelerador de Hadrones (LHC en sus siglas en inglés) es el mayor y más poderoso acelerador de partículas del mundo, diseñado para colisionar haces de partículas (generalmente protones) a una energía de 7 tera electrónVoltios. El colisionador está contenido en un túnel circular con 27 kilómetros de circunferencia, bajo la frontera suizo-francesa, cerca de Ginebra.
Se espera que el LHC ayude a responder preguntas fundamentales de la física de altas energías y corrobore o descarte modelos más allá de nuestro actual modelo de física de partículas, denominado Modelo Estándar.
Dentro de los objetivos más importantes del LHC destacan:
- ¿Es realmente el mecanismo de Higgs la explicación a cómo y por qué las partículas que conocemos adquieren masa? Mediante la observación de la partícula asociada a este mecanismo – denominada bosón de Higgs – se espera corroborar (o descartar) esta teoría.
- ¿Es supersimetría la extensión natural de nuestro modelo estándar? Supersimetría postula que cada una de las partículas que conocemos tiene asociado un “compañero supersimétrico”. Estas nuevas partículas no han sido observadas debido a su gran masa.
- ¿De qué está compuesta la materia oscura? Actualmente el 23% de la masa del universo (las partículas que conocemos hasta ahora sólo conforman el 4%) está compuesta de una “sustancia” desconocida, denominada materia oscura.
Mientras esperamos una respuesta a estas importantes preguntas abiertas de la física actual, el LHC ha contribuido de manera indirecta a la observación de un fenómeno que nos ha dejado por estos días, literalmente, con la boca abierta: existen partículas que viajan a una velocidad mayor a la de la luz!. Miles de interrogantes surgen enseguida: ¿Puede ser esto cierto y cuáles son las consecuencias?, ¿Cuáles son las propiedades de estas partículas?, ¿Es posible que todo sea producto de un error experimental, sistemático?.
Comencemos por conocer estas partículas, llamadas neutrinos. El neutrino fue postulado por Wolfgang Pauli en 1930 como una “salida desesperada” al problema de la aparente no conservación de la energía en el decamiento beta. Citando a Pauli: “Vengo con una solución despesperada, dentro del núcleo puede existir una partícula electricamente neutra que yo denominaré neutrino... el espectro del decaimiento beta puede entenderse si la emisión de un electrón es acompañada por la emisión de un neutrino”. El temerario Pauli tuvo que enfrentar su teoría ante la explicación más popular de ese entonces: la ley de la conservación de energía no es absoluta, sino que aproximada. Sólo 30 años después de la salida despesperada de Pauli, pudo confirmarse experimentalmente la existencia del neutrino. Además, el neutrino no es único, existen tres “sabores” diferentes de neutrinos: electrónico, muónico y tau.
Desde su descubrimiento, estas fascinantes partículas no han dejado de sorprendernos: recientemente se comprobó que ellas tienen la habilidad de intercambiarse entre sí (oscilaciones) esto significa que si en un punto se emite un neutrino electrónico, existe la posibilidad que en otro punto lo detectemos como neutrino muónico o tau!, para poner aún más condimento en la historia del neutrino, se ha observado que el comportamiento de los neutrinos es diferente al de los anti-neutrinos (la antipartícula del neutrino) esto contradice uno de los principios fundamentales de la física!.
Finalmente, la guinda de la torta es el reciente hallazgo de neutrinos superluminales que viajan a velocidades mayores a la de la luz.
¿Cómo se llegó a este descubrimiento?
Desde el LHC es posible “producir” un haz de neutrinos muónicos, los cuales viajan a traves de la tierra (el neutrino interactua tan debilmente con la materia que puede atravesar la tierra sin problemas) una distancia de 730 kilómetros y son detectados en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso, en Italia, en un detector bajo tierra, llamado OPERA. El objetivo de este detector es estudiar las oscilaciones de neutrinos muónicos a neutrinos tau y ser el primer laboratorio del mundo en observar este fenómeno.
El segundo objetivo del experimento es medir de manera muy precisa la velocidad del haz de neutrinos, estudio que fue dado a conocer la semana pasada. En el artículo elaborado por la colaboración de OPERA se reporta que los neutrinos llegan al detector 60 nanosegundos antes de lo que permite la velocidad de la luz, y este resultado es independiente del sabor de neutrino. El polémico descubrimiento está en contradicción con experimentos anteriores, que usaron un haz de neutrinos menos energético que el producido en el LHC. Dos experimentos de neutrinos, uno en Estados Unidos y el otro en Japón, ya han aunciado que están en condiciones de repetir el experimento y chequear las observaciones de OPERA.
De confirmarse este resultado, ¿qué consecuencias tiene para la física como la conocemos?
Pareciera que las posibles respuestas, abren mas dudas. ¿Enviar un mensaje en el tiempo con neutrinos?, ¿Efecto antes de la causa?. Una consecuencia de la exitosa teoría de la relatividad general es que el límite de velocidad en nuestro espacio-tiempo es la velocidad de la luz, y esta teoría ha probado ser cierta con gran precisión, hasta ahora. ¿Debemos abandonar nuestras creencias o existirá otra salida desesperada a este problema?.
Hace un poco mas de 20 años se inició una investigación que permitió medir distancias con un margen de error lo suficientemente preciso, para poder medir la desaceleración del Universo, esta investigación se desarrolló en el marco del proyecto Calán/Tololo (1990 a 1996) iniciado por el astrónomo Mario Hamuy(perteneciente a la Universidad de Chile) y José Maza (Investigador asociado de Núcleo Milenio de Estudios de Supernovas). Posteriormente dos grupos de investigadores astrónomos aplicaron esta técnica a supernovas lejanas (explosiones de estrellas al final de su vida), en estos grupos destacaban Brian Schmidt de High-z Team, y Saul Perlmutter de Supernova Cosmology Project.
Al combinar los datos obtenidos de las investigaciones de los grupos de Schmidt y Perlmutter, con datos de las investigaciones del proyecto Calán/Tololo en 1998, se encontraba cierta anomalía, esta era que las supernovas se encontrarían 20% más lejanas, de lo que se esperaba. La posible explicación abría un nuevo horizonte en la astrofísica (casi de manera literal), el Universo en vez de frenarse… se expandiría aceleradamente producto de una energía oscura en el Universo.
El día 4 de Octubre de 2011 en Suecia, la Real Academia de Ciencias dictamina quién es el acreedor del premio Nobel de Física número 104, correspondiente al año 2011, y esta vez es otorgado a tres astrónomos por la investigación sobre la Expansión acelerada del Universo a través de observaciones de Supernovas distantes, y los ganadores fueron: Brian Schmidt (Australian National University), Adam Riess (Johns Hopkins University) y Saul Perlmutter (Lawrence Berkeley Laboratory) este último se lleva el 50% del premio correspondiente a 10 millones de coronas suecas, cerca de un millón de euros, el restante 50% lo comparten Schmidt y Riess.
En el documento de la Real Academia de Ciencias se destaca que la mitad de las supernovas que llevaron al descubrimiento de la expansión acelerada, provinieron del trabajo desarrollado desde el proyecto Calán/Tololo desde Chile.
Además en el documento se realiza una breve síntesis cronológica desde hace cerca de 14.000 millones de años atrás, cuando se habría originado el Big-Bang, ya desde hace un siglo que se sabe que el universo efectivamente se expande, pero lo que no se sabía, es que este lo hacía aceleradamente. El documento lo puedes visualizar y descargar desde el blog de las Gacetas o desde el muro de Facebook.
Parecía correcto mencionar en el anecdotario la asignación del premio Nobel de Física 2011, y más aún destacar la participación de la base que sustentaría la investigación de la expansión acelerada, iniciadas desde tierras chilenas con el proyecto Calán/Tololo por los doctores Mario Hamuy, y el Premio Nacional de Ciencias Exactas José Maza.
"Los de Utopía se maravillaban de que un hombre cuerdo pudiera arrobarse ante el vano resplandor de una piedrecilla, pudiendo mirar la hermosura y belleza de los astros y aún el mismo Sol. O de que hubiese hombres tan vanos que se figuren que son más nobles porque vistan telas más finas y lujosas, cuando la verdad es que la más fina lana tuvo su principio y se crió en la oveja."
(Tomás Moro, "Utopía", 1516)
Fue primero o segundo medio, no lo recuerdo bien. Cuando nuestro profesor de historia, recién egresado nos hizo leer "El Príncipe", de Nicolás Maquiavelo y "Utopía" de Tomás Moroen paralelo. Es común escuchar los términos utópico y maquiavélico como algo idealizado y el otro como algo inherente al comportamiento torcido del ser humano, guiado básicamente por el egoísmo. Ambos textos, del área completamente llamada ciencias sociales o humanas no contribuyen directamente a desarrollar un aparato ultra tecnológico ni a crear "física de frontera", pero contribuyen a algo mucho más básico en la formación de un adolescente, sirve para tener una formación integral con un espíritu crítico, cualidades que hoy en día no existen en nuestra realidad y que se está echan
do mucho de menos.
Por otro lado, las palabras utópico y maquiavélico están tan insertas en nuestro lenguaje que las utilizamos sin ningún reparo sólo como lo indica la definición, pero debo afirmar que significan mucho más de lo que se acepta en el diccionario, por lo que son textos que recomiendo leer encarecidamente.
A veces ocurre que se cree ir en el camino correcto y observamos resultados que así lo sugieren, pero quedan algunos problemas sin resolver que son esa piedrecita en el zapato que nos indica que hay que hacer algo al respecto.
Esto me recuerda, cuando a fines del siglo XIX se creía que la física clásica tenía todas las explicaciones del comportamiento de la naturaleza, se estaba cerrando el círculo, salvo por algunos problemas que quedaban sin resolver como la catástrofe ultravioleta en el modelo de Rayleigh-Jeans y las series espectrales discretas que presentaban distintos elementos químicos. Para buscar la respuesta a esto debió surgir una nueva física, un nuevo paradigma dentro del mundo de las ciencias como lo indica Kuhn y con ello nuevas interrogantes, nuevos desafíos… en fin, debió cambiarse de modelo para poder dar una respuesta satisfactoria. Pero para eso debió ponerse atención a una situación no resuelta como las ya mencionadas. Actualmente, tenemos un modelo político y social que nos deja contentos en muchos aspectos, pero muy carente en otros, es la gran roca en el zapato, un indicador de que tenemos cosas que cambiar. La educación es prioritaria en ese aspecto, una formación como es debida, sin egoísmos, sin juegos torcidos en medio. Para encontrar el ajuste correcto hay que trabajar, hay que arriesgarse a buscar la respuesta a lo que aún no la tiene, y para ello se debe cambiar de paradigma, de otra manera estaremos buscando un desarrollo utópico dentro de un entorno maquiavélico, algo que, por supuesto, por decir lo menos, es contradictorio e imposible.
"Para encontrar el ajuste correcto hay que trabajar, hay que arriesgarse a buscar la respuesta a lo que aún no la tiene, y para ello se debe cambiar de paradigma"
Esta vez, nos contactamos con Paola Arias; Doctora en Física de la Universidad de Santiago, luego realizó su postdoctorado en Alemania, ya en Chile nos cuenta sobre su tema de investigación.
Paola, nos puedes introducir en el tema, contando ¿como llegaste a hacer el postdoctorado a Alemania?
Bueno, fuí a Alemania como mencionas, a realizar mi postdoctorado, el financiamiento lo obtuve con una beca de la fundación alemana Alexander von Humboldt, y trabajé en un viejo acelerador de partículas en Hamburgo, llamado DESY (Deutsches Elektronen Synchrotron).
¿Cuales son los experimentos que realizan en el acelerador?
En este lugar, aun hacen muchos experimentos de colisiones, pero ya no protón-protón.
Uno de estos experimentos, se llama ALPS (Any Light Particle Search) y como su nombre lo dice, buscan partículas muy ligeras. Mi trabajo consiste en crear un marco teórico para estas partículas hipotéticas.
Generalmente, en colisionadores como el LHC se busca por partículas predi- (como el Higgs) e hipoteticas, que aparecerían si existiese supersimetría en la naturaleza. Estás partículas son muy pesadas, y por eso no las hemos observado antes. Sin embargo existe tambien todo un zoologico de partículas ligeras, que a la vez también servirían para testear nueva física mas allá del modelo estándar (física fundamental, como teoría de cuerdas o supersimetría) que no pueden buscarse con colisionadores, sino que se necesitan experimentos de alta precisión óptica, con láseres de alto poder.
¿Cuál es la motivación para investigar estas partículas?
La motivación de estas partículas es variada. Algunas están mejor motivadas que otras, una de ellas en partícular es fundamental, llamada Axión. Toda la gente ya la incorpora en sus teorías, suponiendo que existe, y de no existir tendríamos un problema en el sector de quarks, de las interacciones fuertes.
Otra gracia de estas partículas, es que la mayoría de ellas, son candidatas a materia oscura fría, otro de los problemas que adolece nuestro model estándar. Así que, eso es lo que hago: buscar trazos de estas partículas;
- En el universo temprano,
- En el Sol,
- En supernovas,
- En experimentos terrestres, etc..
y con ello, vamos acotando el espacio de parámetros donde podrían vivir. Si logramos acotarlo todo, demostraremos que no existen.
Desde hace algunas de estas entrevistas, empezamos a conocer mas allá del físico que llevan dentro, y del actuál trabajo de investigación que desarrollan.
¿Si no hubieses estudiado física... ¿en qué te gustaría estar dedicada 100%?
Es difícil de responder. Creo que en algo que tuviese la misma dinámica de investigación, y en cuanto al área: en ciencia sería bióloga, y en humanidades me gusta mucho la antropología, tratar de entender lo que nos ha llevado a ser y comportarnos como lo hacemos ahora.
Si tuvieras que definir la física en una palabra. ¿cuál sería?
En estos momentos de mi vida, creo que la palabra que la define es infinita. Siento que hay tanto que debería saber y tan poco tiempo para hacerlo!.
¿Hombre o mujer del mundo de las ciencias, que se haya convertido en referente?
Admiro mucho a los típicos, pero para salir de lo común, diré Lev Landau. Creo que ha sido de los últimos físicos completos, capaz de hacer aportes fundamentales en diferentes ámbitos de la física. Tambien admiro mucho su intuición, sus trabajos sobre superconductividad, son la más pura expresión de intuición y comprensión de un fenómeno.
La mayor parte de las preguntas, fueron respondidas en Alemania vía mail, las restantes debido a la buena disposición de la Dr. Paola Arias, ya en su regreso a Chile. Bienvenida.
Es muy bien sabido y asumido, que el rol que cumple la educación para el progreso de una sociedad organizada es relevante, de hecho primordial, y por ello necesario; es la instrumentalización, la vía a seguir, el método y la técnica para un anhelo en conjunto. En este sentido, la base del conocimiento es clave para la base del progreso, y como tal el énfasis puesto en este tema es de carácter urgente y debe cumplir a cabalidad su misión de servir a sus individuos, a su pueblo, su país por completo. Pero claro está; a finalidad rigurosa, debe existir un método riguroso. Es ahí donde el rol del docente toma aun más importancia, el eje central y las riendas del asunto. Se debe cumplir como premisa que, a docentes de calidad, educación de calidad. Dicha labor es fundamental, y por ello, se prepara durante un periodo de años en las carreras docentes implementadas en las universidades.
Sin embargo, hoy por hoy ocurre un fenómeno que a simple vista parece peculiar, y es que tenemos profesores, que en sí no lo son; docentes ejerciendo su labor de profesorado, pero carentes del sentido de docencia. Es así como encontramos a periodistas o filósofos haciendo clases de lenguaje, así también ingenieros haciendo clases de ciencias. ¿Qué tan correcto es esto?, al poner la situación en la balanza, ¿se carga hacia un lado?, ¿Por qué ocurre este fenómeno?, Para responder, debemos centrarnos en la finalidad de la educación, y en específico, su intencionalidad. Desde la intencionalidad, la educación toma tres aspectos importantes: sus políticas públicas, ya sean nacionales, regionales o internacionales, sus prácticas pedagógicas y también su curriculum a través de sus planes y programas.
El curriculum responde a la intencionalidad; al qué, cómo y cuándo enseñar, y se basa principalmente en sus fuentes curriculares, tanto sociocultural, epistemológicos y psicopedagógicos. El docente debe manejar en la mayor perfección posible todo este cuerpo de fundamentación de su labor; es su finalidad, es su fin.
Durkheim dice: "lo que valora la sociedad, responde al curriculum". En una sociedad neoliberal, donde priman los modelos económicos, se deberá necesitar una educación para dicho fin. Correcto o incorrecto que sea, no es ajeno ni esquivo dicha realidad. Entonces, ¿Qué tan viable es un ingeniero como profesor de escuela?. En la enseñanza de las ciencias, un ingeniero puede tener un cuerpo igual o superior de conocimientos de ésta que un docente, y como tal no sería tan descabellado, a simple vista, que un ingeniero eléctrico enseñe electricidad en colegios técnicos, o que un ingeniero informático enseñe matemática. Pero debemos tener presente que las orientaciones de un ingeniero y de un profesor son totalmente diferentes. Es cierto, manejarse en los conocimientos específicos es primordial, quizás un ingeniero físico sepa más de física que un docente en el área, pero la educación no es solo conocimiento, es saber manejarse pedagógicamente en el área, manejarse en los distintos modelos de escuelas, es como dice Gagné: "saber enseñar, en función de cómo el estudiante aprende", en función de los procesos de aprendizaje. La gramática escolar es más que saber el Teorema de Pitágoras o la Segunda Ley de Newton, es trabajar con múltiples paradigmas en donde se mezclan lo social y lo no social.
saber enseñar, en función de cómo el estudiante aprende
*Estudiante de pedagogía en Física y Matemáticas, Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile.
El lanzamiento Oficial de la revista impresa se realizará el día Jueves 6 de Octubre, a las 16:00hrs.
Coordenadas: Sala de Conferencias (3ºpiso), Departamento de Física, Universidad de Santiago de Chile.
- Se presentará formalmente la revista al público.
- Se contará brevemente los inicios, y alcances de la revista.
- Se presentará al equipo de Las Gacetas.
- Se lanza el Nº4 de la revista.
- Se presentarán las novedades de esta nueva etapa.
Hay un proverbio hindú con el cual me he puesto a cabalgar desde hace unos años; la mas larga caminata, comienza con un solo paso. A ratos es díficil abrirse caminos sin un Sancho acompañante con el cual ir contra los molinos, hemos llegado al número tres de la revista y ya mirando a paso firme los números siguientes. Agradezco a las amigas y los amigos que se han sumado y sumarán en los próximos números, desde áreas muy especificas para hacer su aporte en las Gacetas... por que es válido empezar hablando de cualquier tema contingente, y términar hablando de ciencias es posible.
No son los momentos mas tranquilos en materia educativa para lanzar el tercer número, pero desde esa misma trinchera es que nos merece pertinente expresar la idea central de una revista que promueve y estimula la discusión en materia de ciencias, tenemos la convicción que: La Educación, como la Libertad, es un Derecho y no debe ser un privilegio.
En este nuevo número la revista presenta importantes cambios, entre ellos la revista virtual presenta nuevo perfil, y ahora podrás encontrar la revista impresa en la Biblioteca Nacional, en la B. de Santiago, en la B. de la Usach y la biblioteca del depto. de Física de la Usach.
Recuerden que pueden invitarnos para realizar charlas de divulgación en sus establecimientos, estaremos presentes nuevamente este año en la actividad de EXPLORA: 1000 científicos, 1000 aulas, con dos temas (al menos): ¿De quién hablamos, cuando hablamos de Galileo?, y "Los medios granulares", ¿Qué son y como se comportan?, dejamos extendida la invitación.
¿Sabías que si no eres parte de la solución, entonces eres parte del precipitado?
¿Sabían la historia del hombre que era muy, pero muy negativo?, y cada vez que llegaba a alguna parte, todos se miraban y preguntaban; quien se había ido.
The Principia
Soy y seré a todos definible; mi nombre tengo que daros, cociente diametral siempre inmedible soy, de los redondos aros. Manuel Golmayo (1883-1973)
[¿Sabes lo que escondió Golmayo en este poema?.... asigna números, indaga, imagina, descubre.]
Aquellos que no quedan impactados cuando por primera vez se encuentra con la mecánica cuántica, no pueden haberla entendido. Niels Bohr (1879-1955)
Debe ser simple para ser cierto. Si no es simple, probablemente no podremos descifrarlo. Albert Einstein (1879-1955)
Tras el crepúsculo, nuestros ancestros observaban que algunas estrellas no estaban fijas con respecto al patrón de las constelaciones. Notaban que cinco de ellas avanzaban lentamente por el cielo, luego, retrocedían durante unos meses, para posteriormente volver a avanzar.
A estos objetos de movimientos extraños del firmamento se les dio el nombre de planetas, del griego errantes, y presentaron un profundo misterio. Primero se creyó que eran seres vivientes, al no poder explicar su extraña conducta espiral. Tiempo más tarde se creyó que eran dioses.
Ante este fenómeno, imperaba la solución perspicaz de que los planetas son mundos y que la Tierra es uno ellos girando alrededor del Sol. Esta explicación nos llevó hacia un nuevo paradigma del cosmos que condujo a nuestra civilización moderna.
La imaginación y la observación, dieron forma a nuestro sistema solar, pudiéndose responder la gran pregunta primordial de la astronomía referida al mecanismo de funcionamiento del cosmos, que hace dos milenios ya se daba por solucionada.
Si nos remontamos a la historia, la idea predominante era la de Claudio Ptolomeo, un preeminente astrónomo y astrólogo alejandrino que vivió en el siglo segundo después de Cristo. Ptolomeo creía que la Tierra era el centro del Universo, y que el Sol, la Luna y los planetas giraban alrededor de la Tierra. Algo muy razonable en ese tiempo, ya que la Tierra parece inmóvil y sólida, teniéndose vista total de los cuerpos celestes que salen y se ocultan diariamente.
Este modelo del Universo, con la Tierra en el centro de todo se remontaba mucho antes de Ptolomeo, un par siglos antes de Cristo, por Aristóteles, pero sin poder explicar el movimiento rizado de Marte y los demás planetas observados.
En modelo geocéntrico de Ptolomeo, laTierra se ubica en el centro, y los planetasgiran a su alrededor, unidos a esferas concéntricas de cristal. Conjuntamente a este movimiento, los planetas giran alrededor del centro de una rueda excéntrica que está en contacto rodante con la esfera de cristal. Dicho movimientose denomina epiciclo. Con los epiciclos se explicaba de forma muy razonable la trayectoria rizada de los planetas.
Apoyado por la iglesia durante la Edad Media, el modelo Ptolemaico impidió que la astronomía avanzara durante mil quinientos años. En 1543, surge una nueva explicación, muy diferente y controversial sobre el movimiento aparente de los planetas, publicada por un sacerdote polaco llamado Nicolás Copérnico. Lo más controversial fue postular que el Sol no gira alrededor de la Tierra sino que, es el centro mismo del Universo. La Tierra fue relegada, al ser solo un planeta más. La explicación del movimiento rizado de Marte se responde fácilmente por un efecto visual del adelantamiento orbital de nuestro planeta debido a su mayor rapidez de traslación.
Para Copérnico, los planetas debían moverse en esferas de cristal alrededor del Sol en órbitas circunferenciales. Este modelo molestó a mucha gente. Martín Lutero describió a Copérnico como un loco y hereje, tratándolo de “necio altanero, que niega la biblia y que desea perturbar la ciencia de la astronomía”. La Sagrada Inquisición colocó a su obra llamada De revolutionibus orbium coelestium en su lista de libros prohibidos.
La disputa por el centro del Universo se batía ardua y desigualmente entre la casi totalidad de la gente que seguía fielmente el geocentrismo y los pocos partidarios de la visión copernicana. Una de las personas que apoyó el modelo heliocéntrico postulado por Copérnico fue la de un astrónomo, astrólogo y matemático alemán llamado Johannes Kepler.
Kepler, nacido en Alemania en 1571, se obsesionó por encontrar una armonía entre la geometría y el cosmos,convencido que la creación era una expresión de la armonía en la mente de Dios. Kepler, fue contratado como profesor de astrología y matemáticas en la universidad austriaca de Graz. Durante ese periodo se convenció que el espacio entre las órbitas de los planetas se podía explicar circunscribiendo, uno sobre otro, los sólidos regulares. Creyó que había solo seis planetas (no se conocían otros planetas más allá de Saturno) porque había solo cinco sólidos regulares. Dentro de esos sólidos perfectos, encajados uno dentro de otro, creyó hallar el soporte invisible de las esferas por donde orbitan los seis planetas. Esta relación entre geometría y astronomía sólo admitía una explicación divina.
Para frustración de Kepler, los sólidos y las órbitas planetarias no encajaban bien, aunque nunca puso en duda su modelo de sólidos. Supuso, entonces, que las observaciones planetarias que poseía eran demasiado inexactas.
Sólo un hombre tenía observaciones más precisas, y ese era Tycho Brahe: un noble y gran astrónomo danés, elegido matemático imperial en Praga, que en varias ocasiones había invitado a Kepler a trabajar con él.
Debido a las prácticas consideradas heréticas por el catolicismo, en el año 1600, Kepler es advertido de un inminente exilio de no aceptar el culto cristiano-romano. Siendo preciso y claro ante aquella disyuntiva: “Nunca aprendí a ser hipócrita. La fe para mí es algo serio. No juego con ella”.
Tras ser exiliado de Graz, Kepler decidió aceptar la invitación de Tycho Brahe, aunque con algo de recelo, debido a su comentada vida de celebraciones y excesos. Kepler solo quería sus observaciones, sin embargo, Brahe veía en Kepler la esperanza de convertir sus datos en una teoría coherente del sistema solar, pero con el temor de perder –en manos de Kepler- el trabajo de toda una vida.
Tycho Brahe era el mejor observador y Kepler, el mejor teórico. Al poco tiempo y después de varios encontrones con Kepler, Tycho fallece a consecuencia de su acostumbrado exceso de comidas, alcohol y juerga. Tras su muerte, Kepler recibió por parte de su familia –a voluntad del mismo Brahe- las observaciones que consideró más equívocas de su trabajo.
Una de estas “malas” observaciones consideradas por Brahe y heredadas por Kepler fueron las del planeta Marte. Kepler trabajó arduamente para entender los datos de Brahe y ajustarlas al modelo circunferencial de lasórbitas, pero un error de 8 minutos de arco le obligó a replantearse el modelo circunferencial, poniendo en tela de juicio la perfección divina de la geometría del cosmos y su fe en Dios.
Meses después, en un acto de desesperación, probó con la ecuación de la elipse, y para su asombro, esta curva coincidía maravillosamente con los datos de Marte.
Notable “error” el de Brahe, al querer frustrarle post-mortem el trabajo a Kepler, considerando que la órbita de Marte es una de las más excéntricas del sistema solar y que gracias a esta propiedad -que para Brahe resultó ser imperfección- Kepler pudo corregir el error de 8 minutos de arco en sus cálculos y concluir que los planetas no se mueven en órbitas circulares sino elípticas.
Gracias a este descubrimiento, tiempo después, Kepler postula que el Sol no está en el centro de todo, sino que en uno de los focos de la elipse. Postula también que, cuando un planeta está más lejos del Sol avanza más lentamente, mientras que cuando está más cerca avanza más rápido, y que los planetas barren áreas iguales en intervalos de tiempo iguales.
Años más tarde, Kepler descubrió una relación entre el tamaño orbital y la rapidez media del planeta. Confirmó que había una fuerza orbital que los impulsaba; una fuerza más poderosa en el interior y más débil en el exterior. Isaac Newton, décadas más tarde explicó este fenómeno llamándole fuerza gravitatoria; Mientras más lejos del Sol yace un planeta, más lento es su movimiento orbital.
Kepler fue el primer hombre en describir con una teoría sólida las bases del movimiento planetario con tres leyes que fundamentaron el cambio de un paradigma que significa comprender el cosmos desde el dogma ptolemaico que consideró -por más de mil quinientos años- a nuestro planeta como el centro de todo, a ser solo un planeta más dentro del sistema solar. Kepler tuvo mucha suerte de haber contado con las observaciones indicadas, de un trabajo minucioso y asombroso del astrónomo (considerado por muchos expertos) más importante de la historia: Tycho Brahe.
Amig@s a contar de hoy 4 de Sept. ya podran contar con la revista para imprimir si nos enviaste tu correo (te la enviamos en .pdf), la podrás ver impresa (en Chile) en las Bibliotecas; Nacional, de Santiago, de la Usach y del departamento de Física de la Usach. Estamos realizando las gestiones, para que también puedas verla desde algunas universidades de Valparaiso (por el momento). Desde ya, es posible ver los títulares de cada sección en la revista digital.
Una reflexión: "¿Por qué aquellas mujeres que poseen las curvas más aerodinámicas, son las que ofrecen mayor resistencia?"
¿Sabía usted que el Gobierno de Chile identifica la satisfacción personal como motivo para el aprendizaje escolar de ciencias experimentales?
Imagino que Usted, en estos instantes, está siendo invadido por un sinnúmero de nostálgicos recuerdos referentes a sus clases de ciencia escolar. Mi limitada experiencia docente me indica que cada uno de ustedes valora de manera diferente dichas memorias, porque la sombra de la desigualdad también afecta la relación más íntima que existe entre una persona y su proceso educativo, proyectándose hacia la vida adulta. Es por ello que quiero ofrecer un guiño sobre los lineamientos oficiales en ciencia escolar chilena, reflexionando en cada punto.
El Ministerio de Educación de Chile publica en el año 2009 los fundamentos del ajuste curricular llevado a cabo al sector de ciencias naturales, en el cual se entregan explícitamente los argumentos que justifican por qué los ciudadanos chilenos deben ser formados en ciencia durante toda su escolaridad. ¿Por qué se debe aprender ciencia en el colegio?
1.Comprender la Naturaleza provee entusiasmo, asombro y satisfacción personal.En ello radica un valor formativo intrínseco. El objetivo no es formar científicos ni adelantar contenidos universitarios. Cada rama del saber universal es igualmente importante, y estimula diferentes dimensiones en la personalidad del individuo. Comprender la naturaleza nos enriquece: saber de ciencia nos humaniza.
2.El pensamiento científico es crecientemente demandado en contextos personales, laborales y sociopolíticos. Carl Sagan decía en los años noventas que la carta fundamental de cada nación debía asegurar la promoción del pensamiento científico, afirmando que en ello radicaba una cierta decencia en un mundo substancialmente confuso. Nuestra manera de pensar suele ser más escéptica, lógica, analítica, argumentativa y creativa, características que deben ser promovidas en todas las personas, no sólo entre los científicos, ya que son necesarias para desenvolverse en la vida como seres integrales y cognitivamente capaces. Libres.
3.Conocer la naturaleza científicamente promueve respeto y cuidado por ella, siendo que las condiciones que protegen la vida están en riesgo. Aceptar la responsabilidad humana, y también reconocer los ciclos naturales del planeta, dan una sensación de pequeñez, y al mismo tiempo de grandeza. Algunos dicen que ésta es la verdadera manzana del árbol del Edén, ya que una vez probado el conocimiento científico, se pierde la inocencia. Cambiamos el placer de la ignorancia por el placer del conocimiento. Nos hacemos responsables de las culpas -aquellos efectos devastadores en los sistemas naturales-para desandar el camino y optar por otras alternativas. Comprendemos que habitamos una realidad física sometida a sus propias reglas, que los ciclos naturales deben cumplirse, y aceptamos que no existe tal cosa llamada “a ciencia cierta”. Preferimos el asombro y el respecto, que el miedo ante lo desconocido.
4.La educación científica fortalece una actitud crítica e informada frente a la relación entre ciencia, tecnología y sociedad. En este punto apreciamos el carácter práctico de la formación escolar en ciencias experimentales. Se desea que cada ciudadano pueda primero entender, para luego tomar decisiones cívicas fundamentadas en materias contingentes, como por ejemplo sobre la matriz energética chilena, el aborto, o los derechos de aguas.
Desarrollar plenamente estas cuatro dimensiones didácticas en ciencia escolar es un desafío y una deuda en un sistema educativo como el nuestro, más aún en tiempos de revoluciones en que vivimos. He tenido la fortuna de conocer a muchos estudiantes que han sido sometidos por sus profesores de aula a objetivos de aprendizaje y contenidos de ciencia que se alejan de los argumentos que aquí he analizado. Sepa Usted que el Ministerio permite esta situación, puesto el currículum nacional de ciencias naturales indica objetivos “fundamentales” y contenidos “mínimos”, y no pone límites a la acción didáctica, sino que la deja al criterio y talento del profesor. Para bien… y a veces para mal.
*Profesor de Estado en Física y Matemática, Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile.
El filósofo griego Heráclito (hacia 540 a.C – 484 a.C) o “El Oscuro, de Éfeso”, formuló una frase sobre el eterno cambio que se da en la naturaleza, “TODO FLUYE”, la frase se engloba en el concepto de que nada permanece, o nada es. En el espacio físico que llamamos “realidad”, esto parece contradecir la teoría de un sólido, ya que este, por definición tiende a mantener “estable” su forma, y si fluyera, entonces probablemente no sería sólido sino más bien un líquido quizás… pero las piedras, los cerros, o los muros, no son líquidos ¿o sí?, entonces, ¿puede fluir todo?.
El profeta Deborah del antiguo testamento, en su canto (“the song of Deborah”) después de la victoria sobre los Filisteos, cantó: “Las montañas fluyen delante del señor”, por lo cual la idea de fluidez, es altamente probable que haya estado muchos años antes de Heráclito. Y Deborah ya al menos sabía dos cosas; que efectivamente TODO fluye, y además que las montañas fluirían delante del señor (ojo con la escala de tiempo, y la relación teología-reología), no fluirían delante del hombre. La escala de tiempo de nuestra vida es pequeña, en tanto (asume) la escala de tiempo de “el señor” haciendo alusión a Dios, es infinita, por ello fluirá delante de él, no delante de nosotros. Por lo tanto, es posible definir un número adimensional:
D = tiempo de relajación / tiempo de observación.
Entonces la diferencia entre un sólido y un fluido, se puede definir en términos de el número de Deborah (D). Si el tiempo de observación o el tiempo de relajación de cada material es muy pequeño, entonces el material está fluyendo. En la construcción de un puente, podríamos pensar cuanto tiempo esperamos que esté en servicio, y considerar la escala de tiempo de la relajación del concreto. En reología pareciera que D es un parámetro importante de considerar, y el caso de Heráclito, un caso particular para un tiempo de observación infinita, o un tiempo de relajación infinitamente pequeño. Entonces, mientras mayor sea el número de Deborah más sólido es el material, y por el contrario, mientras menor sea, mas fluido es.
Para mayor información sobre el número de Deborah es posible remitirse al artículo de Marcus Reiner, públicado en Physics Today, Enero 1964.O ponerse en contacto con la revista.
Darth Vader: ¿Obi-Wan no te contó lo que le pasó a tu padre?
Luke Skywalker: Me contó lo suficiente. Me dijo que tú le mataste.
Darth Vader: No Luke,... Yo soy tu padre...
(Episodio V, “El Imperio Contraataca”)
Algunas veces me quedo pensando en como hemos sido testigos de los avances tecnológicos que han aparecido los últimos veinte años, digo los últimos veinte porque desde alrededor de eso es que tengo recuerdos relativamente claros al respecto, sin embargo, podríamos indagar un poco e irnos a la década de los 50 con todo lo heredado de la post guerra, quizá una obligada manera de desarrollar tecnología y rápido.
La primera vez que vi Star Wars debo haber estado muy pequeño, porque la verdad tengo imágenes nebulosas de aquella ocasión, de todos modos, me dejó una serie de inquietudes que en esos tiempos e incluso ahora se ven al menos, futuristas.
Dentro del ambiente de la película hay muchas cosas que llaman la atención de cualquier niño, pero lo más llamativo quizá es el famoso sable láser de los caballeros Jedi, una espada de luz capaz de cortar un animal en dos como si fuese de espuma. Pues bien, no tengo mucha experiencia con láseres hasta el momento, pero entiendo el funcionamiento de algunos, y el principio fundamental que es transversal a todos: la generación de un rayo de luz coherente o más general, de ondas coherentes y monocromáticas, ¿y qué significa eso?, básicamente ondas cuya relación de fase entre ellas se mantiene constante en el espacio y el tiempo, y que presentan una longitud de onda constante… Sí, probablemente esto abrirá el espacio para una explicación más detallada sobre la luz en otro número de las Gacetas.
Volvamos al sable láser, me imagino que todos alguna vez hemos tenido algún tipo de láser en nuestras manos, cualquier tipo, incluso el más sencillo, ese que venden en la calle por mil pesos, lo apuntamos a algún sitio cercano y podemos ver un punto iluminado, sin embargo, si apuntamos más lejos ya no vemos nada, ¿que ocurrió? La intensidad cambió, ya no hay luz reflejada, por lo menos no podemos distinguirla a ojo desnudo. Bien, ocurre por un lado, que la luz ha sido distribuida en un área mayor, pues a largas distancias el rayo comienza a ser divergente y además la interacción con las partículas del aire hacen que la luz vaya “chocando” y saliendo en todas direcciones, proceso conocido como dispersión. ¿Y cómo hacemos un sable láser?. Láseres de alta potencia podemos encontrar en la industria, incluso para cortar metal, sólo que el tamaño no lo hace realmente transportable, ni menos para empuñarlo como una espada. La longitud de la espada también será un problema, pero se me ocurre algo por el momento, hacer que todas las ondas se interfieran destructivamente a una determinada distancia… Sí, creo que queda de tarea hablar sobre la luz en algún próximo número.
Cabe mencionar que el año pasado se celebró los 50 años de la invención del láser, evento conocido como laserfest, promocionado y organizado por la Sociedad Optica Americana(OSA) entre otros.
Sólo me queda una pregunta, ¿Por qué si el Halcón Milenario (la nave de Han Solo) podía superar en cinco puntos la velocidad de la luz, éste no viajó en el tiempo?.
(F. A.)
¿Como hacer un laser más potente a partir de uno barato?
(Las Gacetas de Física no se hace responsable de las opiniones del autor del artículo, ni de las espadas láser construidas a partir de los datos aportados en este número, ni en el blog.)
Buscando por la red, encontré desde http://www.blogcatalog.com/ y de ahí en humor casi inteligente, un escenario clásico de sala de clases, estas cosas pasan típicamente... mejor educación para todos XD!
Y de la misma página, un excelente reducción de términos...
Esta vez, nos contactamos con Daniela Soto; egresada de Ingeniería Física, actualmente términa su tésis en el departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile, y trabaja en minería desde la óptica de la geofísica.
Daniela: ¿Cuál es el tema sobre el cual desarrollas tu tesis?
Mi trabajo de tesis se titula: "Síntesis y caracterización de la fase β del sistema ternario CuZnAl obtenida vía aleación mecánica".
Aquí hemos estudiado un material que podría presentar transformación en estado sólido gatillado por un cambio en la temperatura cambiando su fase cristalina. Logramos estabilizar la fase de alta temperatura y mantenerla a temperatura ambiente, utilizando distintos tratamientos térmicos.
El tipo de transformación buscada ocurre en algunos materiales que presentan la propiedad de memoria de forma o superelasticidad.
Las aplicaciones son variadas, principalmente en ingeniería civil, como amortiguadores sísmicos, para construcciones, y también en otras áreas como actuadores termo-mecánicos en sensores de incendio por ejemplo.
En tu caso, todavía estás haciendo la tesis y ya te encuantras tarbajando, especificamente: ¿Cuál es tu area de trabajo?
Trabajo en una empresa de servicios de geofísica. Aquí mediante distintas técnicas se logra dar soluciones a la industria minera, estudios de suelo y exploraciones geotérmicas, entre otras…
¿Como llegaste a trabajar en la empresa en la cual te desempeñas?
En esta empresa desarrollé mi práctica profesional, donde tuve la oportunidad de conocer el potencial de la geofísica en Chile.
Haciendo geofísica en particular, se utiliza la física de distintas formas. A grandes rasgos seria buscando obtener algún parámetro que caracterice el suelo, midiendo distintas propiedades o variables físicas, estimulando a la tierra mediante algún fenómeno conocido, como métodos eléctricos, o sísmicos por ejemplo.
Sobre tus planes a futuro, ¿te gustaría seguir en esta área o te gustaría cambiar?
Por el momento no tengo nuevos planes, me siento cómoda en este trabajo, donde tengo la oportunidad de aprender mucho y desarrollar conocimiento. Trabajar en geofísica resulta muy atractivo para un egresado de ingeniería física, puesto que esta rama se basa fuertemente en las ciencias básicas, pero aplicadas a casos absolutamente reales, aquí el laboratorio es la tierra, y por eso resulta muy entretenido, puesto que no sirven ya las soluciones teóricas y es necesario llevar la ciencia a casos concretos donde nada es ideal. Para mi es como un curso de laboratorio avanzado, pero aun más entretenido, pues las tareas en general no son prediseñadas y cada proyecto es una oportunidad de comprender mejor el comportamiento de la tierra junto a su geología.
Junto con agredecer la enorme disposición con la revista, y a modo de finalizar, serás la primera en responder 3 preguntas tipo, que se realizará a todos los entrevistados, conozcamos más tí:
¿Si no hubieses estudiado física... que te gustaría ser?
Si no hubiera estudiado física… mmm difícil... me cuesta imaginar si hubiera estudiado otra cosa. Recuerdo que como opción principal tenia la astronomía pero no me dejaron irme de Santiago.Pero que seria si no hubiera estudiado física… probablemente seria dueña de casa.
¿Como defines tú a la física en una palabra?
La física en una palabra, es increíble!
¿Qué científico admiras?
Eso es algo que nunca me había preguntado, por lo que no tengo una respuesta precisa. Creo que todos los científicos, los conocidos y los no conocidos aportamos con algún granito de arena al desarrollo y avance de la ciencia. Desde mi punto de vista todo científico merece admiración, pues nuestro trabajo es en mayor o menor medida un aporte al conocimiento y comprensión de la naturaleza. Y esto puede ser investigando directamente o contribuyendo mediante la difusión de la ciencia y sus avances, así como enseñándola a otras personas.
Hace un buen tiempo ya, me sorprendió leer en una revista "Muy Interesante", un pequeño artículo sobre cuál es la fórmula más bella... el artículo lo había escrito un docente amigo de la Universidad, profesor Raul Thoms. En el artículo se destacaban algunos aspectos de el por que la formula de Leonhard Euler, se cataloga entre los amigos de las matemáticas... nada más ni nada menos... que la formula “más bella del universo”. Antes la formula siempre fue solo formula, hasta que supe como verla, entonces, solo entonces, para mi también fue bella.
Como físico, si me preguntan por la formula más hermosa, quizás el inconsciente me arrastraría al S.XVII, y uniendo los cambios en las concepciones de los objetivos de la física, al pasar desde la cinemática a la dinámica... Cambiando radicalmente de estudiar el movimiento de los cuerpos… a intentar responder ¿por qué se mueven los cuerpos? vendría casi por esencia la linealidad y la simpleza de Newton para la descripción de las causas que generan el movimiento, en la segunda ley dice: F=ma ni más, ni menos... mejor escrito diría… F=dp/dt, el cambio de momentum por unidad de tiempo, y la mecánica de muchos siglos pesarían sobre la formulita... los siglos de la cinemática... y los siglos que seguirán de cátedra tras cátedra; de ingeniería, de técnico o de mecánica, tan solo, por nombrar algunos.
Pero, Desde la herramienta más útil para la física, emerge la catalogada por Richard Feynman como "la más singular de las formulas en matemáticas" la identidad de Euler es:
¿Donde esta lo bello? Pues bien, esta ecuación tan pequeña, contiene también a su vez, siglos y siglos de historia y quizás más...
-el 1 es neutro multiplicativo, el 1 pertenece a los números reales…
-el 0 es el neutro aditivo... y lleva al mismo número cero como estado base a cualquier número, tras la multiplicación. Es el primer número en el conteo arábigo-europeo.
-e es la base del logaritmo natural, un número comúnmente encontrado en multiplicación de bacterias y organismos.
-i es la unidad de los números complejos
-pies número irracional, presente en todas las circunferencias, aun cuando tenga su controversia actual con tau, ya que tau=2pi, y es valor el que aparece en una parte importante de cálculos. Pi se encuentra en la geometría del espacio euclidiano y la matemática analítica.
Tarea para la casa: Observa en Matlab o en algún programa gráfico la ecuación de Euler, ¿como es la curva?, ¿a que curva se parece?.
Y así… la belleza de la identidad de Euler, responde a la cantidad de valores capaz de mantener, en tan pequeña estructura. ¿Acaso la belleza siempre debe ser pequeña?, ¿la belleza se alcanza en la sintesis?. ¿Existe la belleza, mas allá de su subjetividad en la que parece estar envuelta?.
