El Rincón de la Ciencia, Tecnología y el Conocimiento

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Publicado por El Rincón de la Ciencia, Tecnología y el Conocimiento en Jueves, 21 de julio de 2016

FRASES DE CIENCIA

domingo, 4 de diciembre de 2016

Grandes genios e inventos de la humanidad PARTE 6


La concepción del mundo de Nicolás Copérnico (1/4) (cap.6) Genios e inventos


Hacen quinientos quince años nació este inmortal polaco-prusiano en las orillas del río Vístula, mirando hacia el Mar Báltico, en la ciudad de Thor (hoy Torun), región de la Pomerania. El gran genio nació el 19 de Febrero de 1473 a las 16 horas 40 minutos; de origen burgués, hijo menor del cracoviano Nicolás Copérnico (acaudalado magistrado y comerciante de Torun) y de Bárbara Watsenrode, también de noble estirpe, hermana del príncipe - obispo de Warmia, Lucas Watzenrode (o Watzeirode) quién ejercía gran influencia sobre su sobrino, fue su tutor espiritual tanto que lo educó como un hijo; pues, los padres de Copérnico murieron cuando aun el futuro gran astrónomo era muy niño.

Nace Copérnico cuando todavía no se había descubierto América, cuando ya habían fuertes indicios de un cambio en las rancias estructuras sociales y científicas de la Edad Media ; un niño, que como los que lo han antecedido, presidirá también, por culpa de Claudio Tolomeo, el gran espectáculo astral en el que la Tierra es el centro del Universo y a su alrededor giran los planetas, mientras el Sol y las estrellas están fijos en sus esferas. Copérnico tendrá que hacerse un buen matemático para poder entender, como lo hicieron otros, el intrincado sistema de los epiciclos, de los círculos excéntricos, de los ecuantos y las especulaciones relativas a las perturbaciones encontradas en los movimientos de los astros.

La concepción del mundo de Nicolás Copérnico : Genios e inventos


Galileo Galilei y La investigación de la vía láctea (2/4) (cap.6) Genios e inventos


Galileo nació en Pisa (Italia) en 1564. Su padre, Vincenzo Galilei, quien era un compositor de música aficionado a las Matemáticas. Galileo estudió Medicina en las universidades de Florencia, Pisa y Padua. Recibió una sólida formación matemática y se interesó por los problemas físicos, llegando a formular la "Ley del Péndulo". El prestigio ganado por sus descubrimientos le valió el nombramiento como Profesor de Matemática.

Galileo cuestionó la concepción que la física aristotélica tenía acerca del movimiento de caída libre. Según Galileo, la aceleración de la gravedad es idéntica para todos los cuerpos. Y respaldó sus afirmaciones con experimentos. Conocía la Teoría Heliocéntrica de Copérnico y la compartía, pero no la defendía públicamente pues sabía que las autoridades eclesiásticas y científicas sostenían la Teoría Geocéntrica (ptolemaica).

Viviendo en Venecia, contrajo matrimonio con Marina Gamba, en 1599, con quien tuvo tres hijos.

Cuando tomó conocimiento, en 1609, de la invención de lentes ópticas por parte de científicos holandeses, concibió el proyecto de aplicar esta tecnología para optimizar la observación de las estrellas y él mismo lo llevó a la práctica construyendo un telescopio. Al respecto dice el propio Galileo: "Primero que todo, vi la Luna tan cerca como si estuviese apenas a una distancia de dos semidiámetros de la Tierra. Después de la Luna, observé frecuentemente otros cuerpos celestes, tanto estrellas fijas como planetas, con increíble deleite." Gracias a la utilización del telescopio pudo descubrir que la superficie de la Luna no era lisa y uniforme, como se creía, sino despareja, con cráteres y montañas: seguro de que la superficie de la Luna no es perfectamente lisa, libre de desigualdades y exactamente esférica [...], sino que está llena de desigualdades, huecos y protuberancias, así como la superficie de la Tierra, la cual está alterada por todas partes con elevadas montañas y profundos valles." Descubrió, además, que Júpiter tenía satélites que giraban a su alrededor; que el Sol tenía manchas móviles oscuras y que la Vía Láctea estaba formada por un inmenso número de estrellas.

Galileo expuso estos descubrimientos en su obra Sidereus Nuncios ("Mensajero Sideral", 1610). Los nuevos datos aportados por sus observaciones tenían consecuencias revolucionarias. La rugosidad lunar y las manchas solares demostraban que los cuerpos celestes no diferían tanto de la Tierra como se creía entonces. Entraba en crisis la división aristotélica entre un mundo celeste (incorruptible y perfecto) y un mundo sub-lunar (en el que regía la corrupción y la muerte). Al mismo tiempo, el descubrimiento de los satélites de Júpiter reforzaba la idea de que las mismas leyes regían a todo el Universo, ya que el sistema de Júpiter y sus satélites se parecía en mucho al sistema solar tal como lo concebía Copérnico. Siguiendo esta línea de investigación, Galileo intentó demostrar que las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas que rigen el movimiento de los objetos en la Tierra, tarea que sería completada luego por Newton. Dedujo además, a partir del movimiento de las manchas solares, que el Sol giraba sobre su eje; y, por otro lado, que la Luna no era por sí misma luminosa sino sólo en cuanto reflejaba la luz del Sol.

Respaldado por sus observaciones, Galileo comenzó a defender públicamente el heliocentrismo de Copérnico. En 1611 presentó su telescopio ante la corte papal, causando gran impresión. De todos modos, los más acérrimos defensores de la física aristotélica y de la cosmología de Ptolomeo se opusieron fuertemente a sus afirmaciones. Por su parte, algunos teólogos denunciaron la incompatibilidad entre las teorías de Galileo y las Sagradas Escrituras.

Galileo Galilei y La investigación de la vía láctea: Genios e inventos



Isaac Newton y la gravedad (3/4) (cap.6) Genios e inventos de la humanidad

La gravitación es la fuerza de atracción mutua que experimentan los cuerpos por el hecho de tener una masa determinada. La existencia de dicha fuerza fue establecida por el matemático y físico inglés Isaac Newton en el s. XVII, quien, además, desarrolló para su formulación el llamado cálculo de fluxiones (lo que en la actualidad se conoce como cálculo integral).

Isaac Newton nació el 25 de diciembre de 1642, en Woolsthorpe, Lincolnshire. Cuando tenía tres años, su madre viuda se volvió a casar y lo dejó al cuidado de su abuela. Al enviudar por segunda vez, decidió enviarlo a una escuela primaria en Grantham. En el verano de 1661 ingresó en el Trinity College de la Universidad de Cambridge, donde recibió su título de profesor.

Durante esa época se dedicó al estudio e investigación de los últimos avances en matemáticas y a la filosofía natural. Casi inmediatamente realizó descubrimientos fundamentales que le fueron de gran utilidad en su carrera científica. También resolvió cuestiones relativas a la luz y la óptica, formuló las leyes del movimiento y dedujo a partir de ellas la ley de la gravitación universal.

La ley formulada por Newton y que recibe el nombre de ley de la gravitación universal, afirma que la fuerza de atracción que experimentan dos cuerpos dotados de masa es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa (ley de la inversa del cuadrado de la distancia). La ley incluye una constante de proporcionalidad (G) que recibe el nombre de constante de la gravitación universal y cuyo valor, determinado mediante experimentos muy precisos, es de:  6,670. 10-11 Nm²/kg².

Para determinar la intensidad del campo gravitatorio asociado a un cuerpo con un radio y una masa determinados, se establece la aceleración con la que cae un cuerpo de prueba (de radio y masa unidad) en el seno de dicho campo. Mediante la aplicación de la segunda ley de Newton tomando los valores de la fuerza de la gravedad y una masa conocida, se puede obtener la aceleración de la gravedad.

Isaac Newton y la gravedad : Genios e inventos de la humanidad
 


Albert Einstein y E=mc² (4/4) (cap.6) Genios e inventos de la humanidad

Albert Einstein es quizás el científico más famoso del siglo XX. Una de sus teorías más conocidas es la fórmula E=mc².

A pesar de su familiaridad, mucha gente realmente no entiende lo que significa. ¡Espero que esta explicación ayude!

Una de los grandes descubrimientos de Einstein fue entender que la materia y la energía son formas distintas de la misma cosa. La materia se puede transformar en energía, y la energía en materia. 

Por ejemplo, considera un átomo simple del hidrógeno, integrado básicamente por un solo portón. Esta partícula subatómica tiene una masa de 0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 672 kilogramos.
 
Esta es una masa minúscula. ¡Pero en cantidades normales de materia hay muchos átomos! Por ejemplo, en un kilogramo de agua pura, la masa de los átomos del hidrógeno asciende apenas a unos 111 gramos, o a 0.111 kilogramos.

La fórmula de Einstein nos dice la cantidad equivalente de energía de esta masa si se convirtiera repentinamente en energía. Para encontrar la energía, multiplica la masa por el cuadrado de la velocidad de la luz, este número que es 300.000.000 metros por el segundo (un número muy grande): E=mc² = 0.111 x 300.000.000 x 300.000.000  = 10.000.000.000.000.000 julios

¡Ésta es una cantidad increíble de energía! Un julio no es una unidad grande de la energía... Un julio es la energía que se disipa cuando tiras un libro de texto al suelo. ¡Pero la cantidad de energía en 30 gramos de átomos del hidrógeno es equivalente a cientos de miles de litros de gasolina ardiendo!

¡Si consideras toda la energía de un kilogramo de agua, que también contiene los átomos de oxígeno, el equivalente en energía total está cerca de 10 millones de galones de gasolina!

¿Puede realmente liberarse toda esta energía ? ¿Ha existido siempre?

La única manera para que TODA esta energía sea liberada para un kilogramo de agua es destruirlo completamente. Este proceso implica la destrucción completa de la materia, y ocurre solamente cuando esa materia se enfrenta a una cantidad igual de antimateria, una sustancia integrada por "masa negativa". La antimateria existe; es observable como partículas subatómicas en descomposición radiactiva, y se ha creado en el laboratorio. Pero es algo que dura poco (!), puesto que se destruye una cantidad igual de materia ordinaria tan pronto como la encuentra. Por esta razón, todavía no se ha hecho en cantidades normales, así­ que nuestro kilogramo de agua no se puede convertir en energía mezclándola con el "antiagua". Por lo menos, no todavía.

Otro fenómeno peculiar de las partículas elementales pequeñas como los protones es que se combinan. Un solo portón forma el núcleo de un átomo del hidrógeno. Dos protones se encuentran en el núcleo de un átomo del helio. Así es cómo los elementos se forman, hasta llegar a la sustancia natural más pesada, el uranio, que tiene 92 protones en su núcleo.

Es posible conseguir que dos protones libres (núcleos del hidrógeno) se conviertan en el núcleo del helio. Para ello hay que lanzar los dos protones uno contra otro a una gran velocidad. Este proceso ocurre en el sol, pero también se puede conseguir en la tierra con los láser, imanes, o en el centro de una bomba atómica. El proceso se llama fusión nuclear.

Lo interesante es que cuando los dos protones se fuerzan para combinar, no necesitan tanta energía (o masa). ¡Dos protones unidos tienen menos masa que dos protones separados!
Cuando los protones se unen, se desprende energía. Normalmente asciende a cerca del 7% de la masa total, una cantidad de energía calculable con la fórmula E=mc²

Albert Einstein y E=mc²: Genios e inventos de la humanidad



Programa completo:

[1] La concesión del mundo de Nicolas Copernico.
[2] Galileo galilei la investigación de la vía láctea.
[3] Isaac Newton y la gravedad.
[4] Albert Einstein E es igual a m por c al cuadrado.

Una de las características que diferencian al hombre como ser racional o como "homo sapiens" de los demás seres de la creación, es su capacidad de lograr inventos. Desde los comienzos de la aparición del hombre, éste se ha esforzado por realizar elementos que hagan más fáciles algunas tareas, o que resuelvan problemáticas que se les presentaban y a las que había que buscarles una solución.

Los primeros inventos fueron elementos realizados en piedra, toscos y rústicos, los que fueron evolucionando a través de los tiempos. La invención más grande -según mi punto de vista- que ha logrado el hombre desde sus comienzos, antes de la documentación histórica, es el sistema de signos para comunicarse: el lenguaje.

La mente humana fue capaz de inventar un código para comunicarse con sus semejantes, y a la vez, de lograr en esa máquina que es el cerebro del hombre, recibir el mensaje y decodificarlo. Este invento en el que interviene el proceso mental, pues es allí donde se genera, es el máximo exponente de lo que nos diferencia de los animales.

Entre los grandes científicos e inventores se podrían citar, a riesgo de olvidar a algún famoso investigador, a Fleming, Curie, Bell, Edison, Gutemberg, Franklin, Newton, Ramón y Cajal, Einstein y muchos más, pero uno de los pioneros de todos los inventos modernos fue el gran Leonardo Da Vinci; y su importancia no está tanto en sus invenciones de un confuso helicóptero o un boceto de submarino que quizás no se hubiera sumergido; sino que Leonardo es grande porque inauguró la metodología de la ciencia moderna, y en este sentido es el pionero de todas las invenciones hechas después de él.

Él enseñó que a la naturaleza debe mirársela sistemáticamente y debe ser investigada con ojos curiosos, porque "la sabiduría es hija de la experiencia" y el hombre puede modificar las cosas a través de la proyección y creación de instrumentos mecánicos.

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