Archivos en la Categoría: Mundo Físico

Brevísimo 20: Elementos


La palabra elementos se ha usado en diferentes contextos. Desde la antigüedad se han creado modelos para explicar diferentes aspectos del Cosmos, o para definir aquello que es lo esencial en alguna disciplina. Empezaremos esta serie con dos esquemas del pensamiento antiguo.

El modelo de los cinco elementos usando en el taoísmo chino ese usa par diferentes propósitos (imagen tomada del sitio (fengshui.blogspot.mx). En la cosmología se usa para indicar  los cinco ciclos vitales por los que pasan los individuos a  lo largo de su vida.

En la Grecia antigua se definían cuatro elementos aire, agua, fuego y tierra. La idea de  Empédocles consiste en conciliar la necesidad con el devenir, con el transcurrir de todo. Intentando responder a esta cuestión, nos habla de cuatro “raíces” (rhicómata) eternas, los cuatro elementos naturales. A lo cual agrega dos fuerzas. El Amor tiende a unir los cuatro elementos, como atracción de lo diferente; el Odio actúa como separación de lo semejante. Cuando predomina totalmente el Amor, se genera una pura y perfecta esfera toda ella igual e infinita, que goza de su envolvente soledad. El Odio comienza entonces su obra, deshaciendo toda la armonía hasta la separación completa del caos. De nuevo el Amor interviene para volver a unir lo que el Odio ha separado, y así, las dos fuerzas, en sus cíclicas contiendas, dan vida a las diversas. manifestaciones del cosmos. Los cuatro elementos y las dos fuerzas que lo mueven explican asimismo el conocimiento, según el principio de que lo semejante se conoce con lo semejante. Las cosas emanan flujos que, pasando a través de los poros de los elementos, determinan el contacto y el reconocimiento. ( Empédocles)

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Brevísimo 1-1110: Redes en nuestro cerebro


Este tema  tiene múltiples vertientes, es otra manera de ver el tema de la mente humana desde el punto de vista de las neurociencias. Sabemos que las neuronas se conectan entre en ciertos puntos llamado sinapsis, donde se genera un pulso que se transmite  envindo  información a las otras neuronas. En forma simplificada se pueden ver como bits de información,  así un 1  es  un estado activo es similar un interrruptor que cierra un circuito y produce una corriente, si está en 0 no hay corriente. Imaginen ahora que en una unión sináptica pueden llegar muchas neuronas y que cada vez que se da la conexión se forman circuitos que involucran a cientos o miles de neuronas y transmiten los pulsos a a otras neuronas conectadas y reciben pulsos de otras neuronas, un fenómeno extremademante complejo, miles de millones de destellos en un área pequeñas del cerebro,  y del que no se tienen todavía modelos que describan claramente  como se da el proceso.

Las neurociencias se combinan con la psicología para crear la neurociencia congnitiva que hoy en día, la neurociencia cognitiva proporciona una nueva manera de entender el cerebro y la conciencia, pues se basa en un estudio científico que une diferentes disciplinas, que seguramente cambiará   la concepción actual que existe acerca de los procesos mentales implicados en el comportamiento y sus bases biológicas. Ahora las neurociencias tienen una  aproximación multidisciplinaria que abarca diferentes aspectos incluyendo la  inteligencia artificial,  modelado computacional y descripciones formales  como las redes neuronales artificiales. Como el perceptrón simple , que se muestra en la figura de la derecha, con n neuronas de entrada, neuronas en su capa oculta y una neurona de escape.

Brevísimo 1-1010: Calculando miles de millones


La leyenda del ajedrez. Es conocida la leyenda sobre el origen del ajedrez que un sabio inventó para enseñar a un rey sobre estrategia.  El rey le ofreció en gratitud por haberlo inventado para su entretenimiento, lo que el sabio quisiera, el sabio pidió: semillas pero con la regla siguiente: pon sobre la primera casilla del tablero pusiera un grano de trigo, en la  segunda 2, en la tercera 4, en  la cuarta 8, y así para cada casilla. El rey sintió que era una broma y se molestó, pero hizo lo que su maestro le pedía, pronto se dió cuenta que todos granos del reino no serían suficientes para cumplir el deseo de su sabio mentor…. ¿puedes calcular el número?

Reproducción. Ahora imagina que un organismo se reproduce por bipartición cada minuto, calcula cuantos sería en una hora. Supongamos que en esa hora se llena el recipiente en el que lo tienes ¿en qué minuto el recipiente estaría a la mitad. Imagina  el crecimiento que ha tenido la humanidad. Figura tomada del sitio nosinmibici.com.

Problema de los ancestros.  Ahora supongamos que dos humanos tienen sus hijos alrededor de los 25 años. Pensemos ahora en nuestros ancestros; cada uno de nosotros tenemos oun padre y una madre, cuatro abuelos, ocho bisabuelos, 16 tatarabuelos. Calculemos ahora cuantos ancestros tenemos cada uno de nosotros en los últimos 500 años. El número es impresionante  ¿Qué significa esto?, ¿que antes la Tierra estaba más poblada que ahora?

Potencias de diez. Contar  grandes números requiere de un sistema adecuado e numeración. Por ejemplo: un millón, billón (millón de millones), un trillón y asi hasta llegar a un um número de un 1 y dieciocho ceros. El número final se puede expresar como 1018. Construye una tabla que muestre las diferentes magnitudes posibles desde 1 hasta 18, esta es desde un cero hasta dieciocho. Finalmente calcula cuantos segundos hay en 32,000 años (el tiempo estimado de la existencia de la civilización en la Tierra) y exprésalo en potencias de base 10.

Brevísimo 1-0110: Mente Humana


La mente humana es uno de los grandes misterios que han precupado a los pensadores de diversas  culturas. Se ha representado con diferentes aproximaciones de corte: filosófico, psicológico, religioso o científico. En la antigüedad no se le daba gran importancia al cerebro, y los griegos pensaban que la esencia era el alma o espiritú que residía en el vientre. Platón hablaba del mundo de las ideas como el lugar dentro del ser humano que le permitía captar la naturaleza real del mundo físico. En el pensamiento taoísta se hablaba de la esencia del microcosmos y microcosmos como el Tao. Más adelante el fundador del racionalismo Rene Descartes hizo la afirmación contundente: “pienso luego existo”, que daba cuenta que en le acto de pensar se afirmaba nuestra existencia.  Después se habló de nuestra parte racional y la parte irracional de nuestra, refiréndose está última la parte instintiva que tiene el hombre, a esta parte le llamó en los albores del siglo XX Sigmund Freud les llamó conscienteinconciente; Carl G. Jung le dió un sentido a la teoría piscoanalítica más amplió, diciendo que nuestra mente tiene cuatro funciones: pensamiento, intuición, sentimiento y percepción; encontrando en los símbolos existentes en diferentes culturas, cómo elementos que emergen del inconsciente colectivo. En el siglo XX surgieron las neurociencias de caracter interdisicplinario para encontrar una manera más completa del fucionamiento de nuestra mente, dándole una importancia fundamental a nuestro sistema nervioso. En una representación más Karl Popper establece tres mundos: 1) empirico (físico), 2) mundo de la reflexión (experiencias subjetivas), 3) Ciencia y Cultura (mundo de los productos del hombre). En esta micropedia se tienen notas sobre diferentes aspectos mencionados.


Imagen tomada de:  http://nuestramenteysupoder.blogspot.mx/


Brevísimo 1-0101: El Universo de Hawking


El trabajo de Stephen Hawking y Roger Penrose publicado en 1968,  modificó radicalmente la noción del Universo que se tenían anteriormente. Demostraron que las teorías relativistas clásicas  de la gravedad  no estaban completas, ya que basadas en ellas necesariamente dentro de un agujero negro debe existir una singularidad con una densidad de materia infinitamente grande y que esas singularidades serían similares a la que dió origen al Universo.

Penrose en particular aporta un cantidad impresionante de herramientas matemáticas en diferentes campos. En particular con relación a la teoría relavista clásica de gravitación acepta la imagen convencional del Big Bang, pero rechaza la imagen inflacionaria en sus etapas primitivas, cree que faltan elementos de la física, que deben estar asociados con una teoría cuántica de la gravedad. Un punto importante es que  los fenómenos cuánticos no corresponden  a nuestra nocíon del espacio y tiempo, lo expresa en los siguientes términos:  “El enmarañamiento cuántico es un fenómeno muy extraño. Es algo intermedio entre objetos que están separados y que están comunicados entre si”.

Stephen Hawking utilizó los hallazgos de Penrose para el desarrollo de una teoría cuántica de la gravitación que es el temas central de su libro “El Universo es una cáscara de nuez” este libro junto con la “Historia del tiempo” del mismo autor dan una idea  de la imagen, que se tiene actualmente en la física. Aunque están planteados como libro de divulgación científica requieren de la compresión de hechos y conceptos. En esta micropedia encontrarán notas relacionado con esto  y que iré comentando en la página “El Universo de Hawking”. (imagen tomada del sitio http://www.vichadasiaprende.com)

Brevísimo 1-0001: El deseo de contar


¿De dónde surge  el deseo de contar?….

Desde niños contamos objetos, aquellos que nos divierten o no son útiles. Contamos canicas y tal vez en viaje a la playa tratemos de contar lso granos de arena, que tenemos en nuestra mano. Algo sin duda complicado, si pensáramos en contar el número de granos de arena que hay en toda la playa que vemos sería todavía más complicado. Ya después nos enteramos que Arquímedes (287-212 A.C.) escribió  en el Arenario, algo  soprendente… ” Hay quienes creen que le número de (granos) de arena es infinito… Otros, aún considerando infinito, piensan que todavía no se ha mencionado un número bastante grande… Pero voy a tratar de mostrarte que superan no sólo el de una masa de arena equivalente a la Tierra… sino el de una masa igual en magnitud al Universo”. Esas son retos mayores, acerca de esto nos platica algo Carl Sagan en su trabajo Miles de Millones

Ahora sabemos que no importa que tan grande sea el tamaño de un conjunto finito de objetos, estos se pueden contar con algún método apropiado. Si es cierto que sabes contar, explica  como contarías los granos de arena que caben en un cubo de 1o centímetros por lado.

Brevísimo 1011: Jugando con espejos


Podemos resolver el problema de que los lados de la vasija, que se refleja. no se inviertan usando un arreglo de dos espejos planos. Ambos deben formar un ángulo de tal manera que la imagen que vemos o se deforme. La idea para el diseño se basa en la reflexión de la luz, de tal manera que los rayos que van a caa espejo se reflejen en el otro, logrando así el efecto deseado. Pueden mandar cortar en una vidriería dos espejos del mismo tamaño y experimentar con ellos, hasta lograr nuestro objetivo. Otra manera más complicada es con un espejo cóncavo,  esto es un espejo con una curvatura tal que produzca la reflexión de la luz y que en la imagen no se inviertan los lados del objeto.

Por nuestra experiencia en la casa de los espejos sabemos que la curvatura de los espejos produce efectos asombrosos y el estudio de sus propiedades también lo es,   y nos lleva al mundo de la Óptica. Existen básicamente dos tipos de espejos los cóncavos y los convexos de acuerdo con el efecto que se quiera lograr amplificando, diminuyendo o deformando las figuras y tiene muchas aplicaciones, por ejemplo en la cosntrucción de telescopios. Este es un rico campo de experimentación y el tallado de espejos requiere de un entrenamiento especial. Por el momento traten de resolver el problema de la no inversión construyendo un arreglo de espejos planos, es un tema divertido.

Brevísimo 0001: Big bang


Hubo un momento antes de su nacimiento que toda la materia contenida en sus miles de millones de galaxias, con sus miles de millones de estrellas, y todo aquello que existe en él, estaba concentrada en un punto miles de veces más pequeño que un átomo. Entonces explotó y se  formó un Universo. Su historia no se conoce del todo, pero dicen los expertos, que después de una milésima todo se explica con sus teorías. Sin embargo lo que pasó antes se ignora.

Si les interesa el tema busquen en en esta micropedia: big bang

Lo grande, lo pequeño y la mente humana (II)


En los capítulos 1 y 2 de su libro “Lo grande, lo pequeño y la mente humana”, Roger Penrose desarrolla las ideas sobre el mundo físico. Su intención no es entrar en detalles, sino más se concentra “en la comprensión de las leyes reales que rigen el comportamiento del mundo”. En el primer capítulo trata de lo grande, esto es  “las leyes que determinan el comportamiento del mundo a gran escala”, en el segundo trata de lo pequeño, es decir   “las leyes  que rigen su comportamiento a pequeña escala”. Estas leyes que aparentemente se vean como discrepantes es lo que da pie al tercer capítulo relacionado con la mente humana, que al final interpreta los hechos observados.

Comenta  al inicio del primer capítulo “Dado que voy a hablar acerca del mundo físico en términos de las teorías físicas que subyacen a su
comportamiento, también tendré que decir algo sobre otro mundo, el mundo platónico de las ideas y, concretamente, sobre su papel como mundo de la verdad matemática… “.

Así plantea un modelo de pensamiento entre dos esferas del conocimiento: el mundo físico y el mundo de las ideas (platónico). Aclarando que se referirá sólo “por los conceptos platónicos de las matemáticas”, haciendo la consideración que considera al mundo físico “como una estructura gobernada de manera precisa y de acuerdo con leyes matemáticas intemporales”… “Uno de los aspectos más importantes sobre el comportamiento del Universo es que parece estar basado en las matemáticas hasta un grado de precisión extraordinario. Cuanto mejor entendemos el mundo físico, y más profundamente sondeamos en las leyes de la naturaleza, más nos parece que la realidad física se evapora hasta que nos quedamos solo con las matemáticas.Cuanto mejor entendemos las leyes de la física, más nos vemos abocados a este ámbito de las matemáticas y de los conceptos matemáticos. Observemos las escalas con las que tenemos que tratar en el Universo y también el papel de nuestro lugar en él.”

Aunque es un libro ameno y orientado a un conocimiento general, existen muchos conceptos de la física  con lo que el lector necesita estar familiarizado. Por lo que es recomendable no tratar de leerlo “de corrido”, es necesario hacer pausas consultando referencias sobre los conceptos mencionados.

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El descubrimiento del vacío (II)


En su libro “Hasta Dónde el ojo alcanza” Isaac Asimov menciona el experimento de Torricelli  como un evento fundamental en la historia de la Ciencia. Ya que contribuye objetivamente a entender la naturaleza del vacío. Dejo aquí un fragmento del ensayo “El descubrimiento del vacío”, misma que está disposición de queines lo soliciten en este blog.

“En la vida corriente tendemos a pensar en el aire como si no fuera nada. Si miramos un recipiente que no contiene nada más que aire, lo describimos como «vacío». En cierto modo, hay algo de acertado en la descripción silo comparamos con algún otro objeto de los que nos rodean. Lo más denso que conocemos, bajo las condiciones estándar que nos rodean en la superficie de la tierra, es el metal osmio. Un centímetro cúbico de osmio tiene una masa de 22,57 gr, así que su densidad es 22,57 gr/cm3. (Para aquellos a quienes resulte difícil visualizar medidas métricas, aclararé que 1 pulgada cúbica equivale a 16,39 centímetros cúbicos, y 1 onza es igual a 28,349 gramos. Por consiguiente el osmio tiene una masa de 13,04 oz/pulg. cúbica. No obstante, voy a quedarme en el sistema métrico.) En comparación, la densidad del aire es de unos 0,00128 gr/cm3, que es aproximadamente 1/17,600 de la densidad del osmio. En estas circunstancias es tentador considerarlo como «nada». El hecho de que el aire tenga masa, y que por tanto sea atraído por el campo de gravedad de la tierra y que pueda medirse por su peso, no quedó establecido hasta 1643. En esa fecha el físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) demostró que si un tubo abierto por un extremo se llena de mercurio y se invierte en un depósito de mercurio, no todo el mercurio del tubo cae al depósito. Una columna de mercurio de 76 cm permanece en el tubo, mantenida allí indefinidamente por el peso del aire que presiona el mercurio del recipiente. La densidad del mercurio es de 13,546 gr/cm3, lo que supone 10.583 veces la densidad del aire. Esto significa que una columna de mercurio suspendida en un tubo cerrado debe estar contrarrestada por una columna de aire 10.583 veces más alta que la columna de mercurio.”