Electric Boy

Les recomiendo que vean el capítulo 10 de la serie Cosmos de Neil deGrasse Tyson, “Electric Boy”.  Es realmente inspirador. Trata sobre la vida y obra de Faraday, la cual no sólo es interesante sino que también heroica por decir lo menos.

¿Cómo conseguir el episodio? Pues bien, si piensan que es éticamente correcto pagar por cadenas de bits, pueden ir a esta página. Allí encontrarán la serie completa por 49,98 USD.

Por otra parte, en mi opinión personal la propiedad sobre cadenas de bits me parece anti-ética y una gran traba al progreso de la civilización y de la ciencia. Pienso que la propiedad intelectual es intrínsecamente inmoral. Creo que se tiene derecho a exigir el reconocimiento de la autoría de una obra, pero no el derecho a prohibir el uso de ciertas cadenas de bits de información. Otra manera de formular la idea es que creo que es posible definir éticamente la propiedad sobre algunas formas de materia, pero no sobre bits de información. Para más información de esta postura filosófica, pueden ver la página web http://copy-me.org/category/web-series/ y su serie de videos en YouTube. Es realmente bueno.

Este punto de vista es mío propio, y no representa ni el punto de vista de la universidad ni el del estado de Chile. Uno tiene el derecho de expresar sus puntos de vista filosóficos, aunque sean contrarios a las leyes del estado. Ustedes pueden debatir libremente estas ideas y tienen todo el derecho a disentir.

Si usted comparte mi punto de vista, puede instalar un cliente torrent (por ejemplo, Transmission de https://www.transmissionbt.com/). Después puede ir a ukbay.org y hacer click en el barco para que les envíe a un proxy aleatorio de PirateBay. Allí puede buscar “Cosmos”, escoger el episodio 10 y podrá compartir el archivo con miles de usuarios en todo el planeta (por supuesto, busquen un torrent con un buen número de seeders y leechers. Los usuarios de cráneos de colores son los de mejor reputación).

Por último, me parece que el término “Pirata” es un ejemplo claro de neo-lengua en el más puro estilo 1984-orwelliano. Estamos usando un término negativo, que corresponde a un delincuente marino, para referirnos a un benefactor de la humanidad, que se esfuerza por difundir el acervo cultural, científico y artístico de la especie en forma libre e igualitaria, sin restricciones de riqueza, condición social o creencias.

En ciencia este es un problema muy, muy real. Los derechos de propiedad intelectual son un gran obstáculo al desarrollo científico. Por eso existen polémicos sitios web como Sci-Hub.cc

10 - Las Leyes de Maxwell

En 1862 ocurrió un hecho que revolucionó la historia humana para siempre. Fue un acontecimiento de la misma importancia que el descubrimiento del fuego, la rueda o los metales. Aquel año el físico, matemático y poeta escocés James Clerk Maxwell descubrió las ecuaciones que describen como se entretejen el campo eléctrico y magnético y como actúan sobre la materia. Como resultado, el mundo cambió de pies a cabeza en menos de 100 años. De hecho, la máquina a través de la cual nos estamos comunicando existe sólo gracias a las Ecuaciones de Maxwell.

Les dejo aquí algunos de los videos que vimos en clases:

Repulsión eléctrica entre cargas del mismo signo.

Atracción eléctrica entre cargas de signos opuestos.

Fuerza del campo magnético sobre alambre con corriente

Fuerza del campo magnético sobre una carga en movimiento, desde dos puntos de vista.

Pequeño experimento con un imán y un tubo de cobre para ilustrar la ley de Faraday.

Motor homopolar para ilustrar el actuar de la fuerza de Lorentz sobre cargas en movimiento.

Radiación electromagnética dipolar.

09 - Rosetta

En la imagen de más arriba se encuentra la piedra Rosetta, la clave que permitió a Jean-François Champollion descifrar en 1822 los jeroglíficos egipcios. Sin ella, habría sido imposible.

Descifrar los fundamentos de la Física ha sido mucho más difícil que comprender extraños jeroglíficos. Para lograrlo, han habido un par de puntos claves. La primera ‘piedra Rosetta’ de la Física fue el Principio de Mínima Acción, formulado por el físico y matemático Joseph-Louis Lagrange. Es una respuesta al por qué las Leyes de Newton. Y como demostraría la historia, la clave para responder muchas otras interrogantes.

La piedra Rosetta ha inspirado otras aventuras y viajes de exploración. Como la sonda Rosetta, la primera en aterrizar en un cometa. A continuación les dejo con un video de la Agencia Espacial Europea al respecto (pueden activar subtítulos en español si así lo desean).

Segunda lectura

Para el segundo certamen, les interrogaré también sobre el libro “Siete breves lecciones de Física” del físico teórico Carlo Rovelli. Él trabaja en la Teoría Cuántica de Lazos, una posible hipótesis para resolver el enigma de gravedad cuántica.

Es un libro que explica los fundamentos de la física en siete lecciones, sencillas y elegantes. Están pensadas para un público curioso sin conocimientos previos en el tema. Además de interesantes, están escritas con suma belleza. No sólo aprendan física, sino que también aprecien la importancia de una prosa elegante y estética.

Para hacer llorar a Galileo...

Si Galileo hubiese podido ver esto, habría llorado emoción :D

AVISO

Les recuerdo que este miércoles 25 de mayo la clase será en el aula A-212, y no en A-415 (a las 15:00 como es usual). Aparentemente el cubo 4 estará cerrado toda esta semana.

Nos vemos pronto,

F

08 - Newton

El protagonista de nuestro curso será el concepto de fuerza, la causa del movimiento. Este concepto es tan importante, que para poder formularlo en forma precisa se requirió no solamente que observásemos las cosas que cotidianamente tenemos en las manos, sino que eleváramos la mirada hacia las estrellas. Ése fue el amanecer de la Ciencia. Cada cultura reflejó sus anhelos, temores y dioses en las estrellas. Sin embargo, el gran problema que preocupaba a todas las culturas era ¿por qué las estrellas no caen sobre nosotros? ¿qué las sujeta en su lugar?. En el mundo occidental, se pensaba que las estrellas y planetas estaban adheridas a esferas de cristal.

La tribu de los !Kung del desierto del Kalahari (el “!” significa un chasquido de lengua) pensaba que la Vía Láctea era el espinazo de una enorme bestia cósmica dentro de la cual vivíamos. Este “espinazo” sujetaría la piel de la noche, a la que estaban adheridas las estrellas.

Para avanzar, hubo que crear un nuevo método para conocer el Universo, un método que incluso hoy, a muchos les parece revolucionario o incluso subversivo. El método requiere que cada vez que supongamos algo, debemos comparar las consecuencias de nuestras ideas con evidencia experimental. Si la evidencia contradice nuestras hipótesis, debemos tener el coraje para abandonarlas, sin importar cuánto nos gusten, cuánto las queramos o cuánto nos haya costado llegar a ellas. La Naturaleza debe ser el juez último de nuestras ideas.

Y después de todo eso, debemos tener la perseverancia para empezar de nuevo, crear nuevas ideas y empezar otra vez.

Este método es llamado Ciencia. Una de las primeras personas que tuvo el coraje para preferir la evidencia frente a sus ilusiones más queridas fue Johannes Kepler. Usando el método científico descubrió que los cielos no eran perfectos, que los planetas no estaban atados a esferas de cristal y que muy a su pesar, seguían “imperfectas” órbitas elípticas en torno al Sol.

Hasta ese entonces, se había pensado que los cielos eran perfectos, prístinos y cristalinos, en contraposición con la tierra, pesada, oscura y pecaminosa. Eso cambió definitivamente con Isaac Newton, el cual planteó otra idea, unificadora y revolucionaria: No hay diferencia entre la tierra y el cielo. Las leyes que gobiernan el vuelo de un grano de polvo en una habitación son las mismas que las que rigen los movimientos de los planetas y las estrellas.

Mientras el joven Newton pensaba en el viejo problema de qué sujetaba a la Luna y los planetas en sus órbitas elípticas, vio caer una manzana, atraída hacia el centro de la Tierra. Si las leyes de la Física rigen igualmente en todo el Universo, todas las masas, no sólo las manzanas, deberían atraerse entre sí. Eso significaría que la Luna debería caer hacia la Tierra, lo cual parece contrario a la experiencia. La respuesta a esta paradoja se encuentra en la siguiente figura, hecha por Newton mismo:

La Luna sí cae hacia la Tierra, pero ¡¡sin nunca tocar el suelo!!.

En efecto, la fuerza que atrae dos masas es una fuerza tremendamente débil, la cual viene dada por una única expresión matemática, la Ley de Gravitación Universal, sin importar qué sean las masas: manzanas, planetas, lunas, soles, piedras, personas, etc. Las leyes de la naturaleza son las mismas en todo el Universo, sin excepciones.

Estas leyes son las hipótesis en las que se fundamenta toda la mecánica. Las principales de entre ellas fueron escritas por Newton en un libro que cambió el rumbo de la historia: los Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, que se muestran en la figura. Estas hipótesis fueron llamadas un poco erróneamente “leyes”; debemos recordar que son hipótesis, no leyes como las que hacen senadores y diputados.

Si bien estas hipótesis no están escritas en piedra (si pensamos en cosas pequeñas como átomos, o grandes como Galaxias, ya no siguen siendo válidas) son sumamente útiles para la física a tamaño humano. Para enviar hombres a la luna, o construir una casa, todo lo que necesita son las leyes de Newton.

Neil de Grasse Tyson hablando sobre Newton:

Comandante Chris Hadfield tocando Space Oddity desde la Estación Espacial Internacional:

El papá de Feynman sobre la inercia:

07 - El Amanecer de la Ciencia

En una época, el planeta parecía inmenso. Era el único mundo explorable. Pero adjetivos como “inmenso” o “colosal” no eran suficientes para un hombre que vivió en Alejandría, Egipto, 2200 años atrás. Era amigo de Arquímedes y fue astrónomo, historiador, geógrafo, filósofo, poeta, crítico teatral y matemático. También fue director de la Gran Biblioteca de Alejandría.

Su nombre era Eratóstenes.

Un día, mientras leía un rollo de papiro en la biblioteca encontró un curioso relato:

“Lejos hacia el sur, en el puesto de Asuán, se aprecia algo notable el día más largo del año. El 21 de junio las sombras de las columnas de los templos se acortan hacia el mediodía. Al mediodía los rayos solares se deslizan por los lados de un pozo que otros días permanece en la sombra. Entonces, justo al mediodía las columnas no tienen sombra. Y el Sol brilla directamente sobre el agua de los pozos más profundos. En ese momento, el Sol está justo en su cenit.”

Era una observación que otro pudo fácilmente ignorar. Columnas, sombras, reflejos en un pozo, la posición del Sol: cuestiones simples y cotidianas. ¿Qué importancia podían tener? Pero como Eratóstenes era científico, su observación hizo cambiar al mundo. En cierta forma, creó el mundo.

Eratóstenes se preguntaba ¿cómo podía ser posible que al mediodía del 21 de junio una columna en Asuán no tuviese sombra, mientras que una columna en Alejandría, 800 km al norte, proyectase una sombra definida?. Si en un momento determinado, ambas columnas no proyectasen sombra alguna, eso sería fácil de entender, siempre y cuando la Tierra sea plana. Pero si simultáneamente, una columna no tiene sombra en Asuán y otra sí la tiene en Alejandría, la única respuesta es que la superficie terrestre es curva. No sólo eso: a mayor curvatura, mayor diferencia habrá en la longitud de las sombras.

Comparando las longitudes de las sombras en Asuán y en Alejandría, Eratóstenes concluyó que habían 7° de separación entre ambas ciudades a lo largo de la superficie terrestre. Es decir, si las columnas se extendieran hasta el centro terrestre, formarían un ángulo de 7 grados. Siete grados es aproximadamente una cincuentava parte de la circunferencia terrestre de 360°. Eratóstenes sabía que la distancia entre Alejandría y Asuán era de 800 km. ¿Cómo? Contrató a un hombre para que contara caminando los pasos entre ambas ciudades. Si multiplicamos 800 km por 50, eso es 40 000 km. Así, Eratóstenes dedujo que 40 000 km es el largo de la circunferencia terrestre, la distancia que se debe recorrer para darle la vuelta al mundo.

Esa es la respuesta correcta. Así, hace 2200 años, y utilizando sólo columnas, pies, manos y cerebro, Eratóstenes se transformó en el primer ser humano en medir con precisión el tamaño de un planeta.

(Adaptado de Cosmos, Episodio I: En las Orillas del Océano Cósmico)

Los dejo con algunos videos que sé les interesarán. Por ejemplo, el mecanismo de Antiquitera:

El movimiento retrógrado de los planetas en el cielo:

Las lunas de Júpiter que observó Galileo, pero ahora a través del Hubble: