#HablemosDeCiencia con Fefo

Nació hace 372 años en un 25 de diciembre del calendario Juliano o en un 4 de enero del calendario Gregoriano. Dicho de otra manera, dada la fecha de esta publicación, nació hace 372 vueltas del planeta Tierra alrededor del Sol. Es uno de los humanos más conocidos por los humanos vivos en este momento, al menos de nombre (o más bien apellido): Isaac Newton.

Aunque no sea del todo claro o evidente para algunos de nosotros, se le conoce debido a que a través de su trabajo científico logró, sin quizá saberlo o desearlo, modificar completamente la forma en que los humanos vivimos y nos organizamos. Desde luego que no lo hizo él solo, han participado un gran número de personas a través de los años, pero sí fue él quien dio la pauta a seguir. Es por eso que su nombre sigue enseñándose, insisto, aunque a veces no sepamos por qué.

Ricardo perdiendo tiempo con estudiantes.

¿Qué hizo Newton? ¿por qué se le recuerda? ¿por qué no se le puede dejar de recordar? Para las personas con cierta afinidad a las disciplinas técnicas y científicas seguramente les será fácil enumerar algunos de sus logros y descubrimientos científicos. Las famosas Leyes de Newton, su invención de la ley universal de la gravitación, su desarrollo del cálculo infinitesimal (añadirán incluso que fue llevado a cabo de manera independiente por Leibniz en los mismos tiempos), mencionarán sus estudios sobre óptica y la luz, alguien más sugerirá que estudió manzanas, etcétera. Comento pasando que en lo que se refiere al cálculo infinitesimal, sus aportaciones (y las de Leibniz) corresponden al origen formal de un área de las matemáticas llamada Análisis Matemático, la cual, después de casi 4 siglos de desarrollo, sigue siendo creada y enriquecida día a día por cientos de matemáticos en el mundo. En Colima existe un matemático que se especializa en esa hermosa área de las matemáticas, se llama Ricardo Sáenz y trabaja en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Colima. Ricardo, junto con sus estudiantes (matemáticas y matemáticos en formación) y colegas, trabajan día a día expandiendo las matemáticas conocidas en esa área. Una de las cosas que intentan hacer es extender el análisis a los fractales (objetos matemáticos – y naturales – creados por repetición). Espero luego invitarlo a que nos platique con mayor detalle sobre ello.

De regreso con Newton, creo que para aquellas personas que solo haya sido un nombre a memorizar durante la secundaria y/o preparatoria, en caso de recordar algo sobre sus contribuciones, mencionarán las palabras leyes y/o gravedad. Eso en caso de que recuerden algo concreto. Por otro lado, dependiendo de los intereses personales, no faltará quien, además, insista en agregar que Newton también era alquimista y practicante de ciencias oscuras. Todo eso, y más, son cosas, temas, que efectivamente están asociados a la vida y trabajo de Newton.

Sobre el tema de las ciencias oscuras no abundaré demasiado, ya que no tiene nada de interesante ni de trascendente (evidentemente no logró nada), además de que mi intención es hablar de lo que sí sirvió de sus aportaciones. Mencionaré nada más que cuando pensemos en las creencias y hábitos de las personas famosas, en este caso de un científico, seamos cautelosos en pensar también el contexto histórico en el que se encontraban. Cuando Newton vivía, prácticamente no existía conocimiento científico en el sentido moderno de verificación y constatación (eso surgió justamente durante su tiempo y en mucho gracias a él). En los tiempos de Newton no se sabía casi nada sobre el universo y no era posible determinar con certeza si un camino u otro eran falsos o incluso perversos (para contextualizar, no se sabía qué era, por ejemplo, una estrella, mucho menos qué eran los átomos o el DNA). No es sorprendente entonces, que una mente inquisitiva e inquieta buscara por todos los medios accesibles en su momento para tratar de encontrar un poco de información y secretos de la naturaleza. No es sorprendente que las personas de esa época, incluso las más informadas (insisto, sin información verdaderamente sustanciada), hayan sido fervientes creyentes de las religiones y cultos practicados en sus respectivos regiones geográficas. Recuerden que, aunque parezca extraño, en los últimos 50 años hemos generado la mayor parte del conocimiento que tenemos en la actualidad. Los primeros 350 años de la ciencia moderna avanzaron poco a poquito y muy pocas personas estaban involucradas. Ahora, a pesar de que no representamos una mayoría en ningún sentido, existimos más científicos activos que todos los que han existido antes.

La aportación más trascendente que Newton logró brindar al aparato científico consiste en el poder de predicción. Gracias al desarrollo de sus leyes de la dinámica, logró encontrar la forma de llevar a cabo descripciones detalladas de la evolución de los sistemas físicos, lo que a su vez permite verificar y corroborar las hipótesis generadas para explicarlos. Dada una teoría sobre algún fenómeno natural, esta se expresa matemáticamente con las reglas generadas por las leyes de la dinámica de Newton y se hacen predicciones concretas que pueden luego verificarse a través de observaciones y experimentos minuciosos. Ello permitió – y permite – descartar ideas incorrectas, encontrar las buenas y mejorarlas. Eso cambió el mundo para siempre.

Agradezco sus comentarios….

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Cuando estaba por regresar a México tenía un montón de proyectos y planes por desarrollar. Tenía también algunos sueños. La diferencia entre los proyectos y los sueños básicamente consistía en qué tanto consideraba que fueran realizables. A los que sí, les llamé proyectos. A los que les veía un futuro más incierto, les llamé sueños.

Con el tiempo he tenido la fortuna de participar en muchos proyectos muy interesantes y bonitos. Con un impresionante equipo de trabajo, formado en los últimos 12 años en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Colima, he logrado desarrollar los proyectos originales, desarrollar nuevos, mejorar algunos y crear nuevos. En el ámbito de los sueños, algunos han tenido que desaparecer, otros modificarse y postergarse y uno que otro se volvió (o intentó, hasta que lo borré de la memoria) pesadilla. Hoy les quiero platicar de uno que se ha ido modificando, pero que sigue vivo.

El sueño: formar un Instituto de investigación en física teórica con las siguientes características: la base académica estaría formada por unos cinco o seis investigadores, reconocidos en el área, que no tuvieran sueldo por parte del instituto, es decir, serían investigadores adscritos a alguna otra dependencia (universidad, centro de investigación, laboratorio nacional, etc.) pero que tendrían un nombramiento de pertenencia al instituto. Esas personas se encargarían de dirigir las actividades académicas y sería una posición académica honoraria. El instituto sí contrataría a unos diez o quince postdocs (personas que han obtenido el doctorado recientemente y que aún no tienen una posición permanente) con posiciones de 3 años. Serían principalmente los postdocs los que darían vida al instituto – un flujo constante de sangre nueva. La idea consiste desde luego en que las posiciones postdoctorales fuesen concursadas internacionalmente y tuvieran sueldos internacionales.

Participarían también investigadores visitantes con estancias de investigación de diferentes duraciones y modalidades. El instituto serviría como lugar para organizar conferencias, talleres, seminarios, de tal suerte que en cualquier momento hubiera una cantidad interesante de actividades de discusión y trabajo científico.

Para lograrlo se necesitaría conseguir recursos para el lugar físico del instituto, que requeriría espacios tipo cubículos para los investigadores, salas de trabajo, un auditorio de primer nivel, biblioteca, cafetería y de ser posible, dormitorios. Lo ideal sería construirlo en un lugar alejado de la ciudad para aprovechar la calma y la belleza de la naturaleza.

¿Cuál sería el beneficio? ¿Para qué serviría algo así? El beneficio principal sería proveer de un espacio y ambiente para que se pueda realizar investigación de primer nivel en un país como el nuestro. Y más que el espacio, sería el ambiente. El sueño contempla un esquema de contratación y de competitividad que tradicionalmente no se da en las instituciones ya existentes. Algo así serviría para permitir y demostrar que ciencia básica de primer nivel se puede hacer en cualquier lado, siempre y cuando existan algunas condiciones mínimas. Sería de física teórica precisamente porque, aun siendo un sueño, sería el más viable económicamente.

La realidad: Como dije al inicio, soy consciente de que es un sueño, sin embargo, con el apoyo de colegas y amigos – soñadores también, logré un término medio. No me olvido del sueño; lo sigo teniendo todos los días, pero al menos hemos podido hacer algo que quizá pueda servir algún día de semilla. Hace ocho años platicábamos de sueños con un gran amigo y colega de la Universidad de Puebla, Lorenzo. En eso estábamos cuando se nos ocurrió crear un grupo “virtual” en el que nos organizáramos para hacer algún tipo de evento que permitiera agrupar investigadores jóvenes en México. La idea fue realizar una serie de actividades para fomentar el estudio de un área particular de la física de altas energías conocida como “física más allá del Modelo Estándar,” área en la que por aquellos tiempos poca gente trabajaba en el país. Nos armamos de valor (acompañados de unos tequilitas) y creamos el “Dual CP Institute of High Energy Phsyics,” que es virtual, no tiene a nadie contratado, pero que organiza – desde entonces – un taller anual sobre temas específicos de ese tipo de física. Podría darles la razón del nombre, pero prefiero solo comentar que Lorenzo tiene algunas debilidades líricas. En eso lo dejo. Ya con el nombre y todo listo, se nos unieron Jaime y Roberto, de la Universidad de Puebla y del Estado de Hidalgo, respectivamente. El banderazo inicial se dio en una acampada en la playa El Paraíso.

Gracias al apoyo de nuestras instituciones (Universidad de Colima y de Puebla) hemos logrado mantenerlo y hemos disfrutado mucho todos estos años. Siempre lo hacemos a principio de año para empezar bien (en realidad lo hacemos en estas fechas porque facilita que participen colegas de latitudes mayores).

En cuanto al sueño original sigo pensando que es un sueño. No creo que sea posible hacerlo realidad en un futuro muy cercano. No existen las condiciones en este momento. Pero sigo soñando, uno nunca sabe.

Iba de regreso a casa en el coche platicando con Oskarina. De repente me pidió que le explicara qué es un “año luz,” ya que se le confundía el término. No es raro que genere confusión ya que la palabra “año” se identifica con el tiempo y la expresión “año luz” se utiliza para describir una distancia. Sí, una distancia, la distancia que la luz recorre en un año. Por eso la confusión.

La distancia la medimos en metros, centímetros, pulgadas. El tiempo en segundos, horas, minutos, años, siglos. La temperatura en grados Celsius (o centígrados), Farenheit o en Kelvin. La velocidad . o rapidez – la medimos en “unidades” compuestas: metros por segundo, kilómetros por hora (la velocidad nos dice cuánta distancia se recorre en una cierta cantidad de tiempo). Otro ejemplo es el volumen, que se mide con las unidades de distancia pero ”al cubo,” como metros cúbicos, litros, galones. Existen muchas otras “unidades” que hemos inventado para poder comunicarnos eficientemente y poder comparar lo comparable. Algunas quizá un poco menos conocidas son Newtons, Pascales, Amperes, Joules, Ohms, Hertz, Faradays, etcétera.

Y entonces, si ya existen unidades familiares y comunes para la distancia, ¿por qué inventar una para la luz que además tiene un nombre confuso?

Intentaré contestar la primera pregunta. Es para simplificar y poder hablar de distancias y números extremadamente grandes de una manera más sencilla. Me explico: la luz viaja con una rapidez de 300,000 km/seg. Esto representa una cantidad difícil de imaginar. ¿Cuánto es 300,000 km? ¿Cómo podemos imaginarlo? Por ejemplo, si yo le digo a alguna de ustedes que tienen que caminar 100 metros para llegar a su destino, estoy seguro que tendrán una idea bastante clara de cuánto es esa distancia (una o dos cuadras). Si les digo que tienen que viajar 10 km o 100 km, siguen teniendo una idea muy clara. 1000 km es también, creo, algo tangible. En el momento en que les pida que 10,000 o 100,000 empieza a volverse difícil el “sentir” de qué estamos hablando. Son números que se empiezan a alejar de lo cotidiano, de lo medible por nuestras «manos.» 300,000 km es la distancia promedio entre la Tierra y la Luna. Muy pocos humanos han estado en la Luna (y sí, si estuvieron, no es difícil verificarlo) como para que tengamos “a la mano” esa distancia. Unos cuantos más han salido a darle vueltas a nuestro planeta. Se ponen en órbita y ayudan a instalar satélites, la estación espacial, etcétera. Sin embargo, aun cuando es verdaderamente impresionante lo que hacen, solo “suben” una distancia de alrededor de 300 km de la superficie terrestre, prácticamente nada comparado con la distancia a la Luna. Podemos ponerlo en una escala cotidiana: si la distancia de la superficie de la Tierra a la Luna fuese de 1 metro, los satélites, la estación espacial y los astronautas que andan (anduvieron) en órbita están a 1 milímetro de la superficie terrícola.

300,000 km son muchos. ¿O no? Pues depende. 300,000 km es la distancia al objeto celeste más cercano a nuestro planeta y la luz tarda un segundo en llegar ahí, decimos que la Luna está a “1 segundo luz.” Desde luego que 300,000 km son muchos. Sin embargo, hay un objeto celeste mucho más importante (para nosotros) que la Luna y que tiene que ver con prácticamente todo lo que hacemos: el Sol. “Nuestra” estrella se encuentra a aproximadamente 8 “minutos luz,” es decir se encuentra a la distancia que le toma a la luz viajar 8 minutos. ¿Cuántos km representa esa distancia? Sabemos que la luz avanza 300,000 km en un segundo. En 8 minutos hay 480 segundos, por lo tanto, nuestro querido Sol se encuentra (aproximadamente) a 144,000,000 km. Si 300,000 km eran difíciles de “sentir,” los 144 millones a los que se encuentra nuestra fuente de energía aun menos.

Los que hayan tenido la fortuna de levantar la mirada en la noche saben que el Sol es una de muchas estrellas. La que sigue en “cercanía” a nosotros es una estrella (Alfa Centauri) que se encuentra a una distancia de 37,843,200,000,000 km.

Como un año tiene 365 días, entonces tiene 8,760 horas y por ende 31,536,000 segundos. Si estos últimos los multiplicamos por los 300,000 km/seg correspondientes a la rapidez de la luz, entonces tenemos que en un año la luz recorre 9,460,800,000,000 km. Esta distancia es la que llamamos “año luz.” Alfa Centauri se encuentra entonces (aproximadamente) a 4 “años luz.”

Alfa Centauri, el Sol, y varios miles de millones de estrellas forman la galaxia llamada Vía Láctea (que es una de millones). De extremo a extremo, la Vía Láctea mide alrededor de 100,000 años luz. En promedio, la longitud de una de nuestras uñas es de 1cm, es decir de la centésima parte de un metro. El ancho de un cabello, es en promedio una cienmilésima de metro (0.00001 metros). El tamaño característico de un átomo es de alrededor de una diez mil millonésima de metro (0.0000000001 metros). El núcleo del átomo es 10,000 veces menor (0.00000000000001 metros).

¿Números sin sentido? A primera vista, puede parecer. Sin embargo, lo maravilloso es que lo sabemos. Lo hemos descubierto y medido. Somos capaces de hacerlo y me gustaría que reflexionáramos un poco sobre ello, sobre el hecho de que lo sabemos. ¡Hace poco más de un siglo no sabíamos ni que había galaxias ni electrones!

¿Terminaste tus compras navideñas y de año y no sabes qué hacer con todo el dinero que te sobró? ¿Uno de tus nuevos propósitos para el 2015 consiste en apoyar un poco, económicamente, los esfuerzos que se realizan para impulsar la creación de nuevos científicos en México y Colima?

En ese caso: ¡Estás de suerte! Simplemente contáctanos y podrás unirte a los donadores de ConCiencia en Colima, quienes durante los últimos años han ayudado a que algunos estudiantes que pretenden ser físicos y matemáticos obtengan algún apoyo que les permita continuar con sus estudios, conseguir el último empujón que ahora los tiene estudiando doctorados en universidades del extranjero, poder estudiar sin tener que trabajar, etcétera.

En caso que que desees aprovechar esta gran oportunidad toma los dos siguientes pasos:

1.- Manda un mensaje a fefo.aranda@gmail.com o «postea» un comentario en este blog pidiendo más información.

2.- Espera a que te contacte para decirte cómo hacer la contribución.

Nota: Nuestro grupo de apoyo es completamente informal y personal. Las aportaciones no son deducibles de impuestos y la administración de los recursos es realizada con el conocimiento de los donadores y los beneficiarios. Una vez recabados los recursos, nosotros nos reservamos el derecho de decidir en qué se utilizan, pero tanto donador y beneficiario son informados de cada transacción. No hay límite inferior ni superior para las donaciones. Lo que puedas contribuir ayudará de manera muy importante. ¡Aprovecha la oportunidad!

Dear BCVSPIN – MSPF – MITCHELL Joint School 2014 participants: Here you can access Matthias Neubert’s lectures: Neubert_lectures