martes

MIS FORMULAS FAVORITAS


La física es una de las más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua a través de la inclusión de la astronomía. En los últimos dos milenios, la física había sido considerada sinónimo de la filosofía, la química, y ciertas ramas de la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el siglo XVI surgió para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la física matemática y la química cuántica, los límites de la física siguen siendo difíciles de distinguir.

La física es significativa e influyente, no sólo debido a que los avances en la comprensión a menudo se han traducido en nuevas tecnologías, sino también a que las nuevas ideas en la física a menudo resuenan con las demás ciencias, las matemáticas y la filosofía. La física no es sólo una ciencia teórica; es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros.

Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su desarrollo histórico en relación a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la química, la biología y la electrónica, además de explicar sus fenómenos. La física, en su intento de describir los fenómenos naturales con exactitud y veracidad, ha llegado a límites impensables: el conocimiento actual abarca la descripción de partículas fundamentales microscópicas, el nacimiento de las estrellas en el universo e incluso conocer con una gran probabilidad lo que aconteció en los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo, por citar unos pocos campos.

La gravedad fue inventada en 1687 por Isaac Newton Esta tarea comenzó hace más de dos mil años con los primeros trabajos de filósofos griegos como Demócrito, Epicuro o Aristóteles, y fue continuada después por científicos como Galileo Galilei, Isaac Newton, James Clerk Maxwell, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Paul Dirac y Richard Feynman, entre muchos otros.

sábado

NEUTRINOS


Los neutrinos son partículas subatómicas de tipo fermiónico, de carga neutra y espín 1/2. Los últimos estudios han confirmado que los neutrinos tienen masa, aunque ésta no se conoce con exactitud. Su valor, en todo caso, sería muy pequeño habiéndose obtenido tan sólo cotas superiores con valores aproximadamente 200.000 veces más pequeños que la masa del electrón. Además, su interacción con las demás partículas es mínima por lo que pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla.

La masa del neutrino tiene importantes consecuencias en el modelo estándar de física de partículas ya que implicaría la posibilidad de transformaciones entre los tres tipos de neutrinos existentes en un fenómeno conocido como oscilación de neutrinos. En todo caso, los neutrinos no se ven afectados por las fuerzas electromagnética o nuclear fuerte, pero sí por la fuerza nuclear débil y la gravitatoria.

En el modelo estándar se consideraba inicialmente al neutrino como a una partícula sin masa. De hecho, en muchos sentidos se la puede considerar de masa nula pues ésta es, por lo menos diez mil veces menor que la del electrón. Esto implica que los neutrinos viajan a velocidades muy cercanas a la de la luz. Por ello, en términos cosmológicos al neutrino se le considera materia caliente, o materia relativista. En contraposición la materia fría sería la materia no relativista.

En 1998, durante la conferencia 0-mass neutrino, se presentaron los primeros trabajos que mostraban que estas partículas tienen una masa ínfima. Previamente a estos trabajos se había considerado que la hipotética masa de los neutrinos podía tener una contribución importante dentro de la materia oscura del Universo. Sin embargo, resultó que la masa del neutrino era insuficiente, demasiado pequeña para ser siquiera tenida en cuenta en la ingente cantidad de materia oscura que se calcula que hay en el universo. Por otro lado, los modelos de evolución cosmológica no cuadraban con las observaciones si se introducía materia oscura caliente. En ese caso las estructuras se formaban de mayor a menor escala. Mientras que las observaciones parecían indicar que primero se formaron las agrupaciones de gas, luego estrellas, luego proto galaxias, luego cúmulos, cúmulos de cúmulos, etc. Las observaciones, pues, cuadraban con un modelo de materia oscura fría. Por estos dos motivos se desechó la idea de que el neutrino contribuyera de forma destacada a la masa total del universo.


viernes

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

La entropía es como el calor: está definida en términos de un cambio de estado, no un estado como tal. Supongamos que un fluido en algún estado inicial cambia a un nuevo estado. Entonces la diferencia de entropía entre los dos estados es el cambio total en la cantidad «calor dividido entre temperatura».

En símbolos, para un pequeño paso a lo largo de un camino entre los dos estados, la entropía S está relacionada con el calor Q y la temperatura T por la ecuación diferencial dS = dQ/T. El cambio en la entropía es el cambio en el calor por unidad de temperatura. Un cambio grande de estado puede representarse como una serie de pequeños, de modo que sumamos todos estos cambios pequeños en la entropía para obtener el cambio total de entropía.

El cálculo nos dice que el modo de hacer esto es usar una integral. Una vez definida la entropía, la segunda ley de la termodinámica es muy simple. Afirma que en cualquier proceso termodinámico físicamente factible, la entropía de un sistema aislado debe siempre aumentar. En símbolos, dS ≥ 0.

Por ejemplo, supongamos que dividimos una habitación con una mampara móvil, ponemos oxígeno en un lado de la mampara y nitrógeno en el otro. Cada gas tiene una entropía concreta, relacionada con algún estado de referencia inicial. Ahora eliminamos la mampara, permitiendo a los dos mezclarse. El sistema combinado también tiene una entropía concreta, relacionada con los mismos estados de referencia iniciales. Y la entropía del sistema combinado es siempre mayor que la suma de las entropías de los dos gases por separado.


martes

EL TIEMPO NO EXISTE



¿Qué es el tiempo? Podríamos decir que el tiempo es la sucesión de pasado, presente y futuro. Pero lo curioso es que ni el pasado, ni el futuro son… Sólo nos queda el presente, un instante que no deja de dejar de ser y que continuamente desaparece entre dos nadas, sin duración.

Pensemos en el presente, lo que hacíamos hace apenas un instante ya es pasado y ya no es, sólo existe como recuerdo. Pero lo fascinante es que el tiempo no deja nunca de fluir, ese es el gran misterio: el presente deja continuamente de ser, sin por eso desaparecer. Es decir, deja de ser, pero sigue siendo. Un flujo eterno, que desaparece en un pequeño instante… imposible de aprehender.

Hablemos del futuro: ¿qué es el futuro? Nada real, una mera posibilidad que simplemente no es. Podemos ir todo lo rápido que queramos, pero nunca saldremos del presente, ni por supuesto, del tiempo.

Imaginemos por un momento un universo sin vida de ningún tipo ¿Qué sería el tiempo? Un presente sin pasado y sin futuro, en el que sólo tiene sentido el concepto de espacio. ¿Existiría el tiempo si no existiera el hombre? ¿Es el tiempo parte del mundo o por el contrario sólo existe bajo el paraguas de nuestra subjetividad?

 

ORIGEN DE LA VIDA


Los organismos dominantes de la vida en el Arcaico temprano fueron bacterias y arqueas, que coexistieron formando alfombras microbianas y estromatolitos, y muchos de los pasos más importantes en la evolución temprana, se cree que han tenido lugar dentro de ellos.La historia de la vida en la Tierra pretende narrar los procesos por los cuales los organismos vivos han evolucionado, desde el origen de la vida en la Tierra, hace entre 3800 millones de años y 3500 millones de años, hasta la gran diversidad y complejidad biológica presente en las diferentes formas de los organismos.

Darwin defiende el transformismo y la ascendencia común de todos los organismos vivos, asume que, en última instancia, el primer organismo original debió surgir a partir de la materia inorgánica.La vida pudo haberse desarrollado en diferentes ambientes primitivos. El estudio llevado a cabo por Maher y Stephenson28 muestra que si los sistemas hidrotermales marinos profundos propician un lugar aceptable para el origen de la vida y la abiogénesis pudo haber sucedido entre hace 4.000 y 4.200 millones de años, mientras que si hubiera sucedido en la superficie de la Tierra la abiogénesis sólo podría haber ocurrido hace 3.700 o 4.000 millones de años.

La razón biológica por la que todos los organismos vivos en la Tierra deben compartir el único último antepasado común universal, es porque sería prácticamente imposible que dos o más linajes separados pudieran haber desarrollado de manera independiente los muchos complejos mecanismos bioquímicos comunes a todos los organismos vivos. Ahora, y gracias a un estudio recién publicado por un equipo de investigadores alemanes en «Nature Microbiology», estamos más cerca que nunca de tener un «retrato genético» de LUCA. Según el estudio, nuestro primer antepasado fue un microorganismo muy simple y que probablemente vivió hace unos 4.000 millones de años junto a una chimenea hidrotermal en el fondo de los primitivos océanos terrestres.

domingo

TSUNAMI


Un tsunami es una serie de olas procedentes del océano que envía grandes oleadas de agua que, en ocasiones, alcanzan alturas de 30,5 metros, hacia el interior. Estos muros de agua pueden causar una destrucción generalizada cuando golpean la costa. Estas sobrecogedoras olas son causadas normalmente por grandes terremotos submarinos en los bordes de la placa tectónica. Cuando el suelo del océano en un borde de la placa se eleva o desciende de repente, desplaza el agua que hay sobre él y la lanza en forma de olas ondulantes que se convertirán en un tsunami. 

La mayoría de los tsunamis, aproximadamente un 80%, se producen en el Océano Pacífico, en el Cinturón de Fuego, un área geológicamente activa donde los movimientos tectónicos hacen que los volcanes y terremotos sean habituales. Los tsunamis también pueden estar causados por deslizamientos de tierra subterráneos o erupciones volcánicas. Incluso pueden ser lanzados, como ocurrió con frecuencia en la Tierra en la antigüedad, por el impacto de un gran meteorito que se sumergió en un océano. Los tsunamis recorren el mar a unos 805 kilómetros por hora, tan rápido como un avión a propulsión. A ese ritmo pueden cruzar la extensión del Océano Pacífico en menos de un día. Y sus grandes longitudes de onda implican que pierden muy poca energía por el camino. En un océano profundo, las olas de los tsunamis pueden parecer de solo unos centímetros. Sin embargo, conforme se aproximan a la costa y entran en aguas menos profundas, se ralentizan y comienzan a crecer en energía y altura. Las partes altas de las olas se mueven más rápido que sus bases lo que causa que se eleven precipitadamente. Normalmente la parte baja, la que se encuentra bajo la cresta de la ola, llega a la costa primero. Cuando esto sucede, se produce un vacío que succiona el agua hacia el mar y deja expuestos el puerto y el suelo. Esta retracción del agua es una señal de alerta importante de un tsunami porque la cresta de la ola y su enorme volumen de agua normalmente golpean la costa unos cinco minutos después. Reconocer este fenómeno puede salvar vidas. 

Los tsunamis habitualmente se componen de una serie de olas, llamadas tren de olas, por lo que su fuerza destructiva puede estar compuesta de olas sucesivas que alcanzan la costa. La gente que experimenta un tsunami a menudo recuerda que el peligro puede no haber pasado con la primera ola y que se debería esperar a que se anuncie oficialmente que es seguro volver a las zonas vulnerables. Algunos tsunamis no aparecen en la costa como olas rompedoras masivas sino que parecen una ola que emerge rápidamente e inunda las áreas de la costa. La mejor defensa contra un tsunami es la alerta temprana que permite a la gente buscar un terreno más elevado. El Sistema de Alerta de Tsunamis en el Pacífico, una coalición de 26 naciones con sede en Hawai, mantiene un equipo sísmico web y medidores del nivel del agua para identificar tsunamis en el mar. Se han propuesto sistemas similares para proteger las áreas costeras en todo el mundo.


miércoles

DIOS Y GÖDEL



Ha vuelto a ser noticia la demostración ontológica del matemático Kurt Gödel (1906–1978) de la existencia de Dios. Se trata de un simple ejercicio de lógica modal que Gödel realizó en 1941 sin mayor interés desde el punto de vista teológico. Su idea era corregir el gran problema de la demostración de San Anselmo. Aunque Gödel era creyente, no era practicante, por lo que nunca habló de la demostración hasta febrero de 1970, cuando pensaba que se acercaba la hora de su muerte. Le enseñó la demostración a su alumno Dana Scott, filósofo y matemático, quien hizo una copia para poderla publicar, pero Gödel no se lo permitió. Tras su muerte, Scott publicó dos versiones de la demostración en 1987 (de hecho, Gödel atesoraba varias).

Desde entonces se han publicado muchas otras versiones que refinan los detalles de la demostración. ¿Se trata de una demostración “correcta” de la existencia de Dios? Obviamente se trata de una demostración matemática correcta en la lógica modal S5, pero cada persona tiene una idea diferente de lo que es Dios. En esta demostración no hay contenido teológico. Quizás algunos filósofos puedan quedar satisfechos, pero en general poca gente lo estará. Incluso si el argumento es correcto en todos sus aspectos, como no se especifica qué es una “atribución pura” para una propiedad positiva, bien se podría haber demostrado que alguna ecuación matemática que rige el universo es lo semejante-a-Dios que necesariamente existe.