Luna de Sangre

enero 19, 2019

No me refiero a ninguna película de hombres lobos bla bla bla, sino de un fenómeno natural muy hermoso que se observa durante un eclipse lunar y vemos que la luna se torna rojiza; de aquí su nombre.

Ahora bien, en un eclipse la luna se alinea con la Tierra y el Sol creando una sombra. Lo que pasa es que la luna termina reflejando una luz rojiza que pasa por todo el contorno de la Tierra.

Para imaginar lo que pasa, podemos considerar que estamos en la Luna observando el eclipse. Entonces veríamos a la Tierra interponerse entre el Sol y la Luna. Sin embargo, como ya explicamos, la luz del contorno puede pasar porque la Tierra no tapa completamente al Sol. Esa luz que atraviesa el contorno, pasa también por la atmósfera terrestre lo cual hace que la luz se vea rojiza, gracias a un efecto denominado dispersión. Ese halo rojizo llega a la superficie lunar y se refleja, y esto es lo que observamos desde nuestro planeta: una Luna de Sangre.

No te pierdas la luna de sangre de la noche de domingo 20 para lunes 21, si logras pescar el cielo despejado, no te arrepentirás.

Después me cuentas.

;)

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Visto el título pareciera ser contradictorio. ¿Por qué preocuparnos por la energía si al final no se crea ni se destruye sino que se transforma?

De sobra nos han dicho que la energía es una cantidad física que se conseva. Esto quiere decir que se va transformando de una forma a otra mediante procesos; buena parte de las ciencias naturales consiste en el estudio de estos procesos: físicos, químicos, biológicos, etc. Sin embargo, también sabemos que no debemos malgastar la energía; hay que administrarla bien. La primera afirmación involucra la primera ley de la termodinámica mientras que la segunda involucra la segunda ley.

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Ruido

diciembre 21, 2018

El lenguaje tiene curiosidades. Una de ellas (maravillosa e insólita) es la de permitirnos empaquetar un concepto difícil y hacerlo manejable acuñando palabras. Pensemos en la palabra infinito. Todo eso que queremos decir con esa palabra y su sustancia, cabe en las ocho letras que la forman. Hay muchos ejemplos de este prodigio.

Esta maravillosa curiosidad del lenguaje entraña peligros. ¿Quién puede asombrarse del infinito si cabe en ocho letras? Confundir la palabra con aquello que deseamos expresar es ciertamente un error. Nos expresamos más allá del lenguaje o a pesar de él. Me parece que tener presente este hecho nos hace comunicarnos mejor para bien o para mal.

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En ciencias muchas veces escuchamos hablar sobre equilibrio. Esta palabra tan estimada puede llevarte a pensar que una buena parte de la física o la química, incluso la biología es estática. Y nada más lejos de la realidad. Lo cierto es que lo que usualmente interesa a los científicos es aquello que constantemente cambia y fluctúa. Podemos decir que el equilibrio es sólo aparente. O de una manera más fancy: la quietud que asociamos con el equilibrio depende de la escala a la cual estamos observando el fenómeno.Para entender esta última afirmación pensemos en un gas en equilibrio dentro de una habitación: el aire de toda la vida, digamos. Macroscópicamente la temperatura no cambia, la presión no cambia, etc. Es por esto que decimos que el aire está en equilibrio termodinámico en el cuarto. Sin embargo, si observamos a una escala más reducida, con un microscopio poderoso, podremos ver las moléculas yendo de un lado a otro, chocando unas con otras en una danza salvaje, acelerando continuamente unas más otras menos. Esta imagen está muy lejos de lo que pensamos es el equilibrio.

Estas reflexiones sobre lo que es o no es equilibrio son bastante fundamentales y aún no está dicha la última palabra al respecto, aún no entendemos bien lo que es equilibrio y lo que no es equilibrio.  Una cosa sí es cierta: cuando escuches hablar de equilibrio trata de visualizar una escala más reducida de tu sistema y entiende los procesos subyacentes que garantizan que, en la escala a la cual tú observas, puedas distinguir el comportamiento de equilibrio. Es un gran ejercicio.

Te veo luego  ;)

Tenemos un compañero de piso y nos dice que no va limpiar toda la casa sino que únicamente limpiará su cuarto. ¿Será posible idear una forma de que nuestro compañero limpie toda la casa sin que salga de su habitación? La hay.

Con ayuda de alguna que otra suposición y nuestra bella física podemos hacerlo… Lee el resto de esta entrada »

Esta historia ya es leyenda. En el año 1964 dos ingenieros, Penzias y Wilson, de la compañía Bell trabajaban en una especie de radiotelescopio y detectan un ruido de fondo que ellos consideraron molesto (ya que sus fines eran las telecomunicaciones y no la cosmología). Prueban de todo, intentan todas las explicaciones y nada, el ruido no desaparecía. El científico Robert Burke sugiere a Penzias que el ruido podría ser una señal remanente de la explosión inicial de Universo conocida como Big Bang. El resto es historia, ganan el Nobel y demás.

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Universalidad

septiembre 13, 2018

a AdN

Hay fenómenos que parecen disconexos, fenómenos cuyos constituyentes no tienen nada que ver uno con el otro. ¿Qué tendría que ver el átomo de Uranio con el sistema de autobús de una gran ciudad o con una función tan exótica como la función Zeta de Riemann? ¿Nada? Pues sigue leyendo y verás.

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El título de esta entrada está algo largo; veamos si puedo hacerle justicia y dar en el clavo.

En el año de 1882 nace esta chica en un hogar de intelectuales liberales alemanes, en la ciudad de Erlangen. Su destino (como el de sus hermanos) era ser doctora, pero a causa de ser mujer lo tuvo mucho más cuesta arriba que cualquiera. Eran tiempos en los que pocas universidades aceptaban a mujeres en sus programas y al graduarse ninguna universidad les ofrecía un empleo.

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Pitágoras, ¿plano o curvo?

septiembre 4, 2018

El teorema de Pitágoras puede que sea una de las piezas más famosas en la formación de cualquier estudiante de secundaria. Aplica a una particular clase de triángulos, los llamados triángulos rectángulos; aquellos que tienen uno de sus ángulos internos igual a 90 grados como el que forma el lado  a  con el lado  b  de la siguiente figura

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The theorist

julio 25, 2018

Leyendo Physicists Continue to Laugh, me encuentro con esta perla sobre el trabajo de un físico teórico

“Cuando se le pide a un físico teórico, digamos, que calcule la estabilidad de una mesa ordinaria de cuatro patas, llega muy rápido a los resultados preliminares correspondientes a una mesa de una sola pata o a una mesa con un número infinito de patas. Luego, pasará el resto de su vida resolviendo (sin éxito) el problema ordinario de la mesa con un número arbitrario, pero finito, de patas.

Cualquier parecido con la realidad… Tú, ¿qué dices?

Hipótesis ergódica

junio 1, 2018

Cada uno tiene su línea de mundo, su ruta. Cada uno tiene un camino, inevitablemente único. Existe una idea en física estadística que hoy me resulta muy hermosa: la idea de ergodicidad.

Esta palabra (que hasta algo fea suena) fue creada por Boltzmann y la verdad no tengo muy claro por qué la eligió. El significado actual tiene que ver con posibilidades.

Supongamos que cada uno viene con una cierta cantidad de talentos y dones, con la capacidad de hacer una cantidad (finita) de cosas. Tal vez no desarrollamos todos los talentos pero si lo hubiesemos intentado habríamos logrado cosas. A este conjunto de todos los talentos se le llama espacio de fases. Lo que dice la hipótesis ergódica es que la probabilidad de que una persona haya desarrollado alguno de sus talentos es la misma para cada talento; no hay ninguno preferencial. Claro, estoy estirando bastante la física. Ustedes saben que me gusta pellizcar las ideas y ponerlas a cantar en otras tonalidades… a gravitar en otros contextos. La ergodicidad no fue pensada para hablar de talentos o personas, sino para algo más sencillo como lo son los sistemas físicos.

Pero lo que hoy me maravilla es una consecuencia de esto.

Cuando hablamos de promediar es como hacer un balance; es quedarnos con algo que nos permite resumir una propiedad o algún evento.

Podemos hacer el balance de nuestra historia; nuestros aciertos y desventuras. Esto sería como promediar sobre el tiempo que dura nuestra propia vida. Sin embargo, la hipótesis ergódica nos dice: no tienes que esperar a vivir toda tu vida, si quieres saber cómo será en promedio tu vida sólo tienes que considerar este instante de tiempo pero promediar (hacer el balance) sobre todas las vidas que conviven contigo. Por ejemplo sobre los habitantes de una misma ciudad (y ahora que estamos conectados por redes, tal vez promediar sobre el mundo).

Cada uno tiene su línea de mundo, su ruta. Cada uno tiene un camino, inevitablemente único pero que invariablemente está conectado con el camino de otros. El destino de uno, es un poco el destino de todos. La desdicha y la felicidad de unos es un poco la desdicha y la felicidad de todos.

No estamos ni tan mal ni tan bien como creemos que estamos.

Seguimos…

Lo encontrarás si continuas leyendo (bueno, más o menos). Nos hemos ido enterando de las proezas de Newton y todo por hablar de las unidades naturales; en fin que no sé por qué pero acá seguimos y volvemos a tocar el tema de la constante de gravitación  G .

Nos enteramos que Newton no la midió ni le interesaba hacerlo; las preguntas que quizo responder no precisaban conocer su valor. Además sabemos por los chismes de la historia de la física que el primero en medir la contante de gravitación fue Cavendish, pero lo que no dicen bien los libros de historia es que no estaba interesado tanto en la constante como en otra cosa: medir la densidad de la Tierra.

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En hombros de gigantes

enero 27, 2018

Nunca resultará exagerado repetir lo importante que fue Isaac Newton para la ciencia y lo novedoso de todas sus investigaciones, algunas de las más importantes publicadas en los Principia. Sabemos que las matemáticas que aparecen en ese libro (el cálculo infinitesimal) las creó Newton para poder resolver el problema de las órbitas planetarias. Realmente pocos de los contemporáneos de Newton pudieron comprender cabalmente la teoría y sus implicaciones; fueron los pensadores de la siguiente generación los que realmente desarrollaron todas sus ideas y llevaron a la mecánica a su punto más alto… pero eso es otro cuento.

Lo cierto es que en la entrada anterior te hablé un poquito de la constante de Newton y resulta que Newton nunca definió lo que hoy llamamos su constante. Para entender lo que hizo, recordemos que la segunda ley aplicada al movimiento de los planetas es

ma = G\;\displaystyle{\frac{mM}{R^2}}

Hay tantas sutilezas en esa expresión… El lado izquierdo es la segunda ley: Fuerza igual a Masa por Aceleración (todo un prodigio intelectual), el lado derecho es la fuerza de gravedad (sí, otro prodigio). Por haber escrito cualquiera de los lados de esta ecuación habría pasado a la historia, y él escribió los dos… épico!

Hay más sutilezas pero debo parar, la entrada no puede ser infinita.  G  es la constante de gravitación de Newton, al resolver el problema aparece el símbolo, pero no conocía su valor. Así que pensó en darle la vuelta al problema y que puede ser mejor que un problema… pues otro problema!!!

Para el problema de la órbita lunar escribió

m_{luna}a_{luna} = G\;\displaystyle{\frac{m_{luna}M_{tierra}}{R_{luna}^2}}

y al simplificar y acomodar queda

a_{luna}R_{luna}^2 = GM_{tierra}

Luego, el otro problema que se planteó fue el de la famosa manzana y la apuesta era que la fuerza que hacía caer a la manzana era la misma que hacía orbitar a la luna (como ves el Newton era bastante arriesgado). Así que

m_{manzana}a_{manzana} = G\displaystyle{\frac{m_{manzana}M_{tierra}}{R_{tierra}^2}}

Acá utilizó el radio de la Tierra porque, para todos los efectos, la manzana está en la superficie terrestre. Simplificando de la misma manera anterior tenemos

a_{manzana}R_{tierra}^2 = GM_{tierra}

Ahora de seguro ves hacia dónde se dirige esto. Pues sí. Notas que ambas expresiones son iguales a  GM_{tierra} ,  de manera que Newton las igualó

a_{luna}R_{luna}^2 = a_{manzana}R_{tierra}^2

Newton conocía el período orbital de la Luna y con eso calculó  a_{luna} .  También conocía la distancia de la Tierra a la Luna y el radio de la Tierra; es decir conocía  R_{tierra}  y  R_{luna}. Así que buscó hacer una predicción

a_{manzana} = a_{tierra}\left(\displaystyle{\frac{R_{luna}^2}{R_{tierra}^2}}\right)

Newton había calculado su predicción (sin conocer el valor de la constante) y sabía exactamente dónde ir a verificar. Sabía que un gigante antes que él había realizado cuidadosos experimentos con la caída de los cuerpos; sabía que Galileo tenía su respuesta.

Imagino a Newton corriendo a la biblioteca a revisar los libros de Galileo para verificar que sus cálculos tenían la respuesta correcta (era muy hermosa la teoría para no ser cierta). Imagino la felicidad que sintió. Muy pocos han sentido algo comparable. Newton, en su isla le hacía justicia a un hombre que fue humillado y casi asesinado por pensar distinto… o tal vez simplemente por pensar.

La historia no deja de repetirse… y sin embargo, se mueve.

Tal vez hayas escuchado hablar de Max Planck (¡eso espero!). Planck nos dio, después de vacilar largo tiempo, el primer atisbo de la física cuántica resolviendo así uno de los problemas más importantes y difíciles de la física del siglo XIX y comienzos del XX. Sabemos por las biografías que fue un tipo generoso y que tuvo una vida marcada por la tragedia. Max Planck fue un físico profundo que dejó aportes muy importantes a la ciencia y, porqué no, a nuestra maltrecha humanidad.

Entre esos aportes hay uno en particular que por su sencillez puede confundir a más de uno (y a más de un especialista). Lo que Planck nos dio fue un sistema de unidades muy particular; un sistema de unidades basado en las constantes (realmente “constantes” hasta donde sabemos) fundamentales de nuestra bella física: el sistema de unidades naturales.

Unidades

Sabemos que hubo tiempos en los que la medida del pie de algún rey británico sirvió para señalar distancias (sí, la unidad inglesa ‘pie’ -foot- fue creada de esta forma). Hoy en día ya es casi cultura pop que la velocidad de la luz es una constante universal, pero es importante que repasemos lo que esto significa. ¡¡¡La constancia de la velocidad de la luz significa que es constante!!! No, no, no me burlo de ti; realmente esta afirmación es muy profunda.

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¿Discreto o continuo?

diciembre 3, 2013

Esta pregunta tiene ya algunos milenios de antiguedad y aún hoy nos la hacemos. ¿Está la realidad formada por pequeñas unidades indivisibles o todo es un continuo denso y sin grietas? Demócrito y Leucipo (en el siglo V a. C.) dieron su respuesta: la realidad es discreta.

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Escalamiento: ejemplos

agosto 25, 2013

Rubik's_Cube

En la entrada anterior hablamos un poco sobre la teoría de escalamiento (con algunos aderezos y chismes); creo que vale la pena abundar un poco en el asunto y mostrar algunos ejemplos.

Recordemos que la idea principal es ésta: al incrementar las dimensiones lineales de un objeto, el volumen crece mucho más rápido de lo que crece el área.

Supongamos que eres el chef de un importante restaurant y deseas cocinar un puré de papas. Estás apurado y necesitas pelar diez kilogramos de papas; ¿comprarías papas pequeñas o papas grandes?

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cuanto-pesa-el-almaMe ha caído un libro muy simpático entre las manos, se titula ¿Cuánto pesa el alma?; el autor, Len Fisher. La verdad es que si no fuese por un cierto azar, no lo hubiese empezado a leer. Pensé que trataría de alguna clase reciclada de metafísica (en el sentido más triste de la palabra) o de algún nuevo invento New Age. Lo cierto es que le quité el celofán y lo empecé a mirar y para mi sorpresa resultó ser un divertido relato de divulgación ciéntifica. Desde luego, divulgación amplia porque toca temas poco tratados en otros libros. Por ejemplo, el primer capítulo, que da nombre al libro, muestra los esfuerzos de un médico norteamericano a comienzos del siglo XX para demostrar la existencia física del alma tratando de determinar su peso. Lo bonito es que este señor aplicó con rigurosidad los métodos y razonamientos de las ciencias para atacar un problema que, hasta ahora, parece escaparse.

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Algo sobre color

julio 21, 2013

coloresLa física del color es muy bonita y tiene cosas curiosas como siempre ocurre cuando pasamos del mundo de los puntos materiales al mundo de las oscilaciones y ondas. Cosas curiosas que recuerdan, a veces, a las perplejidades de la mecánica cuántica en cualquiera de sus versiones.

Pero hoy no hablaremos de estos asuntos, más bien veremos algo bastante sencillo.

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Estado de vacío

marzo 23, 2013

vacuum

Es curioso, algunos de los términos de la física contemporánea son tan sugerentes, llenos de contenido más allá del que puede dársele al objeto descrito o, en todo caso, capaces de brindarnos una representación mucho más viva de él; una representación capaz de hacer imaginarnos algo más, de buscar relaciones con una cierta poética… diferente, única.

Pienso en los quarks de Murray Gell-Mann. ¿A quién se le ocurriría, luego de leer el Finnegans Wake de Joyce (ya una proeza en sí misma), colocarle ‘quarks’ a esos bloquecitos fundamentales de la moderna teoría de partículas? Bloquecitos creadores de protones y neutrones, es decir de toda la materia estable.

Pienso en la cromodinámica cuántica, nombre de la teoría que describe a esos hijos bastardos del irlandés… Nada más lejos de su intención original. Pero sobre todo, hoy, pienso en el estado de vacío.

¿Pueden creer que los físicos, en sus charlas cotidianas, hablan sobre un objeto o condición llamado estado de vacío? El estado de vacío es el estado de mínima energía de un sistema. En física de partículas es el estado con cero partículas. Pero este vacío no es calmo y uniforme. En él hay fluctuaciones, de él brotan entidades, se crean partículas y se destruyen partículas constantemente, una y otra vez sin parar. El vacío que describe la teoría cuántica de campos es tan dinámico e inestable que choca con nuestra visión occidental de esa palabra y se parece más a lo que un budhista diría, si es que dice algo en absoluto.

El vacío tiene la potencia de la creación y también de la aniquilación. De él brota todo el amor, el más grande y verdadero y en él se aniquila y muere una y otra vez, y otra vez y otra vez.

In his novel, Wells makes us believe that it is quite possible to render ourselves invisible. The main character, “the most brilliant physicist the world had ever known”, discovered a way of making the human body invisible. The topic of invisibility is an open problem nowadays. I remember once I read in a biology book that a zoologist, studing albino frogs, said that its skin and muscular tissues are transparent and one can see the skeleton and visceral organs through them; is not this invisibility?

Returning to the book, Wells demonstrates with wit and logic that an invisible man acquires almost unlimited power. He is able to enter any place unnoticeably and steal anything with impunity. Elusive, he successfully fights a whole crowd of armed people and strikes down all his opponents despite their every precaution… and I might add, he could go to the italian town where live his love and surprise her without be noticed.

But, are the physical theses on which this novel is based right? Certainly yes! Only ten years were enough to put the writer’s ideas into practice. This was done by the german anatomist Werner Spalteholz. His method of transparent preparations of organs and even whole animals may be seen today in many museums. All this story seems perfect but there was one point which The Invisible Man’s clever author overlooked…

Let us suppose that we have this invisible man. Just because his invisibility, his transparency, his refractive index is identical to that of the air; that includes his eyes, so

The Invisible Man must be blind!

Recall that the eye’s function is precisely to refract light and produce a retinal image of the surrounding objects. But when the refractivity of the eye and air are identical, there is no refraction at all, so there is no retinal image.

Thankfully, Wells did not think about this issue and we have the pleasure of read this wonderfull novel again and again.

Have a beautiful day!