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domingo, 23 de marzo de 2025

_- El "año milagroso" de Einstein en el que escribió 5 estudios científicos que revolucionaron la física

Albert Einstein

_- "El brote de creatividad de Einstein en 1905 resultó asombroso", escribe el biógrafo Walter Isaacson.

Mientras trabajaba evaluando solicitudes de patentes de métodos para sincronizar relojes y otros procedimientos rutinarios, Albert Einstein escribió cinco estudios científicos que revolucionaron la física hace 120 años.

Ese 1905 pasó a la historia como el Annus mirabilis ("año milagroso") del físico alemán.

Por ese entonces, era un empleado de la Oficina de Patentes de Berna, Suiza, que trabajaba ocho horas de lunes a sábado, aunque según cuenta en una carta a su amigo Conrad Habicht fechada entre junio y septiembre de 1905, cada día tenía "ocho horas para perder el tiempo".

En ese momento, Einstein también tenía dos años de casado y era padre primerizo, pero era sobre todo, un genio desconocido

Pese al anonimato, el entonces joven de 26 años estaba al tanto de las incógnitas pendientes para los científicos y dedicaba su tiempo libre a tratar de resolverlas.

Los cinco trabajos que Einstein escribió en 1905 y que publicó en la revista Annalen der Physik tratan sobre problemas relacionados con tres grandes ramas de la física de esa época: la mecánica clásica, el electromagnetismo y la termodinámica, explica a BBC Mundo Dennis Lehmkuhl, editor científico de Einstein Papers Project, del Instituto de Tecnología de California (Caltech).

Para el físico español Roberto Emparan, autor del libro "Iluminando el lado oscuro del universo", "es sorprendente que alguien joven, desconocido, vaya directamente al grano de los principales problemas abiertos".

"Pero Einstein tenía instinto para identificar los problemas importantes, reducirlos a su esencia y avanzar. En eso era excepcional", le dice Emparan a BBC Mundo.

Además, "tenía el ímpetu necesario" para prescindir de ideas convencionales y dejar al descubierto las contradicciones de la física, "y su imaginación visual le permitía dar saltos conceptuales que escapaban a otros pensadores más tradicionales", explica por su parte Walter Isaacson en la biografía "Einstein: su vida y su universo".

Como resultado de estas habilidades extraordinarias, dejó para la historia un Annus mirabilis como solo el célebre Isaac Newton había alcanzado antes.

Isaac Newton

Isaac Newton

Fuente de la imagen,Getty Images


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Newton también tuvo su propio Annus mirabilis, cuando desarrolló su famosa teoría de la gravedad. 

Entre 1665 y 1666 el matemático, astrónomo y físico inglés desarrolló el cálculo, la teoría de la composición de la luz y la teoría de la gravedad, mientras estaba recluido en su casa familiar para protegerse de una epidemia de peste que asolaba Inglaterra.

¿De qué se trataban las cinco teorías qué escribió Einstein en su propio "año milagroso"?

1. Efecto fotoeléctrico

Fue por esta investigación, publicada en junio de 1905, que Einstein ganó el premio Nobel de Física en 1921 (y no por la teoría de la relatividad).

Desde 1887, gracias a Heinrich Hertz, los científicos conocían el efecto fotoeléctrico, que se produce cuando una placa metálica, al ser iluminada, emite electrones y genera una corriente eléctrica.

Los físicos de la época no podían explicar algunas particularidades del efecto fotoeléctrico si partían de la premisa -dominante en aquella época- de que la luz era una onda, dice el físico John Rigden en su libro Einstein 1905: The Standard of Greatness.

Max Planck

Max Planck

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Max Planck no estaba tan contento con la aplicación de su idea de los "cuantos" de luz al efecto fotoeléctrico. 

El físico alemán Max Planck ya había introducido la idea de que la luz podía ser emitida o absorbida en forma de pequeños paquetes discontinuos de energía, que denominó "cuantos".

"Pero en verdad, [Planck] no creía que [los cuantos] fueran reales", dice el físico Christophe Galfard en su libro "Para entender E=mc²".

"Pensaba en ellos como un truco matemático para que le salieran bien los resultados de sus experimentos", agrega.

Sin embargo, Einstein aplicó la idea de Planck al efecto fotoeléctrico, al proponer que la luz realmente podía comportarse como un conjunto de partículas.

Einstein llamó "cuantos de luz" a estas partículas, que posteriormente pasaron a conocerse como "fotones".

De acuerdo a Einstein, era más fácil que la luz incidiera sobre electrones particulares concentrando su energía en forma de partículas en vez de hacerlo en forma de ondas continuas.

Las ondas no tendrían la energía suficiente para expulsar electrones del metal. En cambio cada partícula de luz podría colisionar directamente con cada electrón y expulsarlo, explica Rigden en Einstein 1905: The Standard of Greatness.

Einstein se refiere a esta investigación como "muy revolucionaria" en una carta enviada a Habitch, fechada en mayo de 1905, en la que le enumera cuatro de los estudios que estaba desarrollando ese año.

"Este estudio nos dejaba en una situación en la que no sabíamos cuál era el suelo firme para continuar. No encajaba con la física anterior", le dice Emparan a BBC Mundo. "Durante mucho tiempo este artículo no fue tomado muy en serio".

"El propio Planck, viendo una aplicación de sus ideas que parecía explicar bien las cosas, no lo aceptó. Porque la luz tenía propiedades de onda muy bien verificadas", agrega.

"Ese era el grado de confusión que había en la época. Pero Einstein tuvo un instinto excepcional para moverse en estas situaciones de confusión", señala.

De hecho, al mismo tiempo que demostraba que la luz se comporta como partículas, Einstein subrayó que "no era necesario descartar la teoría ondulatoria, pues podía seguir resultando útil para explicar fenómenos ópticos", dice Isaacson en la biografía del físico.

"Más adelante ya se comprobó que algunos fenómenos los explicas si la luz se comporta como partículas y otras veces mejor como ondas, pero tiene ambas propiedades", explica Emparan.

Sin embargo, esta dualidad de onda-partícula de la luz, uno de los fundamentos de la física cuántica, desconcertó a Einstein hasta muchos años después, escribe Isaacson.

En una carta enviada a su amigo Michele Besso, en 1951, le cuenta: "Estos 50 años de reflexión no me han llevado en absoluto más cerca de la respuesta a la pregunta: '¿Qué son los cuantos de luz?'".

2. Determinación de las dimensiones moleculares

Este estudio le valió su doctorado en la Universidad de Zúrich, en Suiza.

Varios autores lo consideran como parte del "año milagroso" porque Einstein terminó de escribirlo en abril de 1905 y lo envió a Annalen der Physik en agosto, pero fue publicado en enero de 1906, después de corregir algunos cálculos.

En esta investigación, Einstein desarrolló un método de dos ecuaciones para medir el tamaño y la masa de las moléculas.

Las ecuaciones se valían de datos sobre la viscosidad (resistencia que ofrece un líquido a la acción de fluir) y la difusión de partículas de azúcar en agua, para despejar las dos variables que buscaba: el tamaño de las moléculas y el número que hay de ellas (conocido como el número de Avogadro).

"Su tesis se convertiría en uno de sus trabajos más citados y de mayor utilidad práctica, con aplicaciones en ámbitos tan diversos como la mezcla de cemento, la producción de leche y la fabricación de aerosoles", señala Isaacson en la biografía del físico.

Mileva Maric y Albert Einstein

Mileva Maric y Albert Einstein

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En aquel 1905, Albert Einstein estaba casado con la física y matemática Mileva Maric.

3. Movimiento browniano

En 1827 Robert Brown, un botánico escocés, observó en el microscopio que unas partículas de polen llamadas amiloplastos se movían aleatoriamente cuando estaban suspendidas en agua, sin seguir un patrón definido. Pero no supo explicar por qué.

Este misterioso movimiento pasó a ser conocido como "movimiento browniano".

En su investigación, publicada en 1905, Einstein dijo que las partículas suspendidas se movían al ser colisionadas por pequeñas partículas del agua, que a su vez se movían por efecto del calor, un fenómeno de la termodinámica.

Mientras más calor haya, más se mueven las partículas, que no serían otra cosa que átomos y moléculas de agua.

Esta explicación de Einstein sirvió como una prueba de la existencia de los átomos, que en esa época todavía no estaba completamente confirmada.

Aunque hoy parezca contradictorio, en aquel entonces se podía creer en los electrones del efecto fotoeléctrico sin creer en los átomos, porque los primeros todavía no se consideraban como parte de los segundos, sino solo como pequeñas partículas de la materia con carga eléctrica negativa, dice Lehmkuhl a BBC Mundo.

Para Lehmkuhl, "el trabajo sobre el movimiento browniano es estructuralmente similar al del efecto fotoeléctrico".

Las teorías vigentes en la época describían a los líquidos y a la luz como objetos "continuos", explica.

"Einstein se preguntó: '¿Qué pasa si asumimos que estos no son realmente continuos, sino que tienen una estructura de partículas?'. Eso es lo que une a ambos estudios", agrega.

4. Electrodinámica de los cuerpos en movimiento o "relatividad especial"

Quizá este artículo, publicado en septiembre de 1905, sea el más famoso de los cinco que escribió en el "año milagroso".

Einstein contaba que el origen de su trabajo sobre la relatividad especial se remontaba a un problema que él mismo se había planteado a los 16 años: ¿cómo se vería un rayo de luz si uno viajara al lado de este a su misma velocidad?, cuenta Isaacson en la biografía del físico.

Albert Einstein

Albert Einstein

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Pie de foto,Casi 50 años después de su estudio del efecto fotoeléctrico, Einstein no entendía qué eran los cuantos de luz. 

Para resolver el problema, Einstein partió de dos grandes postulados: el de la relatividad de Galileo Galilei, de 1632, y de las ecuaciones del electromagnetismo de James Clerk Maxwell.

Es por esto que la relatividad especial fue un problema "límite" entre la mecánica clásica y la electrodinámica, dice Lehmkuhl.

Según la relatividad de Galileo, "las leyes de la física son las mismas para todos los observadores que se muevan a velocidad constante unos con respecto a otros", apunta Isaacson.

Siguiendo este principio, si dos cuerpos se mueven a velocidad constante en relación al otro, no se puede saber cuál se mueve y cuál está en reposo. Además, las velocidades de los cuerpos debían sumarse o restarse, dependiendo de si el observador se acerca o se aleja.

Por su parte, en el siglo XIX, Maxwell había descubierto que "la luz era la manifestación visible de todo un abanico de ondas electromagnéticas", dice Isaacson, al determinar que la luz y las ondas viajan a la misma velocidad, 300.000 km/s.

Las ecuaciones de Maxwell mostraban que "la luz viajaba siempre a una velocidad constante de 300.000 km/s, independientemente de la velocidad de la fuente emisora".

Según la relatividad de Galileo, si Einstein viajaba a la misma velocidad que un rayo, este debía verse como un campo magnético en reposo (como cuando vamos en un auto y otros que viajan a la misma velocidad parecen estar quietos).

Pero según las ecuaciones de Maxwell, la luz debía mantener su velocidad de 300.000 km/s.

Entonces, ¿cuál de los dos postulados era cierto?

Albert Einstein

Albert Einstein

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Albert Einstein murió en 1955 ya elevado al estatus de celebridad mundial. 

"Einstein dijo: 'Vamos a asumir que los dos son verdaderos'. Para que encajen, Einstein se deshizo de la idea de simultaneidad absoluta", explica Lehmkuhl.

Eliminar la simultaneidad absoluta significaba que dos sucesos que son simultáneos para un observador, dejan de serlo cuando el observador se mueve con respecto a uno de los dos sucesos, según explicó Einstein en su artículo.

"Dado que no existe la simultaneidad absoluta, tampoco existe el tiempo real o absoluto. Como Einstein señalaría más tarde: 'No hay ningún tictac audible en ninguna parte del mundo que pueda considerarse que es el tiempo'", dice Isaacson. "Einstein señalaba que si el tiempo es relativo, el espacio y la distancia también lo son".

"Las mediciones del tiempo y del espacio pueden ser relativas, dependiendo del movimiento de uno o más observadores. Y no hay forma alguna de afirmar que uno de los observadores es quien está en lo cierto", dice Isaacson.

Con la relatividad especial, que se aplica a cuerpos que se mueven a velocidad constante, Einstein derribó la idea de simultaneidad absoluta, del tiempo y espacio absolutos y confirmó a la velocidad de la luz como una constante universal, independientemente de la posición, movimiento o velocidad del observador.

5. Equivalencia de la masa y energía

En esta investigación, publicada en noviembre de 1905, Einstein presentó la fórmula E=mc², que es tal vez la ecuación más famosa de la historia, aunque no necesariamente sea la más fácil de entender.

En una carta enviada a Habitch, entre junio y septiembre de 1905, Einstein se refiere a este estudio, aunque reconoce que duda de sus resultados.

E=mc²

E=mc²

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"E" es por energía, "m" es por masa y la "c" con un dos simboliza la velocidad de la luz al cuadrado. 

"Una consecuencia del estudio de la electrodinámica (relatividad especial) cruzó mi mente. El principio de la relatividad, junto con las ecuaciones de Maxwell, requieren que la masa sea una medida directa de la energía contenida en un cuerpo. La luz transporta masa con ella", le dice a su amigo.

"La idea es divertida y seductora pero hasta donde sé, Dios podría estar riéndose de todo el asunto y podría muy bien haberme tomado el pelo", añade.

Sin embargo, Einstein tenía razón. En la fórmula que propuso, "E" es por energía, "m" es por masa y "c", por la velocidad de la luz (300.000 km/s) al cuadrado.

El aumento de energía causa un aumento directamente proporcional en la masa. En otras palabras, al viajar más rápido y aumentar la energía, la masa crece, y mientras más masa tiene un objeto, más difícil es acelerar, por lo que nada puede alcanzar la velocidad de la luz.

Esta fórmula completó la teoría de la relatividad especial.

"El brote de creatividad de Einstein en 1905 resultó asombroso", escribe Isaacson.

Y continúa: "Había concebido una revolucionaria teoría cuántica de la luz, había contribuido a probar la existencia de los átomos, había explicado el movimiento browniano, había cambiado el concepto de espacio y tiempo, y había ideado la que se convertiría en la ecuación más conocida de la historia de la ciencia".

En palabras de Lehmkuhl: "Todos los estudios de 1905 fueron la culminación de años de investigación y de pensar sobre estos temas. En 1905 todo se puso en su lugar".

*Este artículo fue publicado originalmente el 9 de junio de 2020.

viernes, 19 de enero de 2024

Coronavirus. Las grandes obras que Shakespeare, Munch y Boccaccio crearon en cuarentena



FUENTE DE LA IMAGEN,FOTO: NASJONALMUSEET/HØSTLAND, BØRRE

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A veces, las glorias del pasado generan expectativas difícilmente alcanzables y, cuando se trata de cuarentenas, el listón está definitivamente alto.

Isaac Newton, por ejemplo, durante su aislamiento por la peste en 1665, descubrió la idea clave para la teoría de la gravedad, escribió los documentos que serían la base del cálculo y desarrolló sus teorías sobre óptica mientras jugaba con prismas en su habitación.

"¡Seguro no tenía que cuidar niños!", fue un grito colectivo por las redes sociales cuando alguien lo mencionó.

Y es que tratar de estar a la altura cuando te estás preocupando por conseguir papel higiénico, tener todo y a todos desinfectados, alimentados, entretenidos, mientras evitas acercarte a otros seres humanos y atiendes las exigencias de todas las redes sociales, parece imposible.

El mapa que muestra el número de infectados y muertos en el mundo por el nuevo coronavirus Pero si bien es cierto que Newton no tenía que ocuparse de cuestiones tan mundanas cuando la Gran Peste llegó a su puerta y se vio obligado a retirarse en la casa de la familia en Woolsthorpe, Inglaterra, donde experimentó su annus mirabilis, eso difícilmente le resta mérito.

Además, lo podemos usar de inspiración.

No sólo a él sino a varios otros que, como los siguientes tres artistas, aprovecharon sus cuarentenas para desplegar sus talentos... ¡y qué talentos!

Giovanni Boccaccio

En 1348, la Peste Negra, la epidemia más devastadora de la historia europea, se extendió por todo el continente.

En Florencia y sus alrededores, se estima que el 60% de la población murió.

"Cuando todas las tumbas estuvieron llenas, se cavaron enormes fosas en los cementerios de las iglesias, en las que cientos de recién llegados fueron colocados capa por capa como mercancías en barcos, cada uno cubierto con un poco de tierra, hasta que se llegaba a ras de suelo", escribió un florentino, que perdió a su padre y a su madrastra.

Retrato del siglo XIV de Giovanni Boccaccio 

Retrato del siglo XIV de Giovanni Boccaccio (1313-1375)

 Era el poeta y escritor Giovanni Boccaccio, quien sobrevivió refugiándose en la campiña toscana, donde escribió una obra en la que contó "cien novelas, o fábulas o parábolas o historias, como las queramos llamar" ficticiamente narradas por "siete mujeres y tres jóvenes, en los pestilentes tiempos de la pasada mortandad". 

Compuesta para entretener particularmente a las damas afligidas por el amor pues "obligadas por los deseos, los gustos, los mandatos de los padres, de las madres, los hermanos y los maridos, pasan la mayor parte del tiempo confinadas en el pequeño circuito de sus alcobas", en tiempos pestilentes o no,   En la historia, los diez jóvenes deciden aislarse juntos en el campo durante dos semanas y acuerdan una rutina: por la mañana y por la tarde, harán caminatas, cantarán canciones y comerán comidas exquisitas, con buenos vinos, dorados y tintos. 

Pero también, en los días que no estén dedicados a cuestiones personales o religiosas, se sentarán juntos y cada uno contará una historia sobre un tema establecido para el día: generosidad, magnanimidad, inteligencia, etc. 

Los jóvenes del Decamerón escuchando un cuento



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Si ya no sabes qué hacer con tu tiempo, puedes seguir la rutina de los 10 jóvenes del Decamerón: caminar, cantar, comer y contar cuentos.

En 10 días, cada uno de los diez jóvenes cuentan historias, de manera que al final hay 100 relatos que, con las introducciones y comentarios del autor, comprenden "El Decamerón", un producto genial de la cuarentena de un genio.

William Shakespeare
La vida de Shakespeare estuvo marcada por la peste.

Su vida comenzó en el apogeo del primer gran brote isabelino en 1563-4, cuando la enfermedad acabó con una cuarta parte de la población de Stratford-upon-Avon, su lugar de nacimiento.

En febrero de 1564, probablemente por primera vez en la historia de Inglaterra, fueron prohibidas las representaciones de obras de teatro debido a la epidemia.

Londres, la ciudad a la que Shakespeare se mudó de la década de 1580, fue arrasada repetidamente por brotes de pestilencia, y las normas dictaban que cuando las muertes llegaran a 30 por semana, las funciones de teatro cesaban.

William Shakespeare



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Pie de fotoLa industria del teatro se paralizada cada vez que había un nuevo brote de pestilencia, y hubo muchos. Al verse repentina y repetidamente sin un trabajo estable y mucho tiempo libre, Shakespeare escribía.Para quienes habitaban el mundo teatral en esa la peste bubónica era un riesgo no sólo existencial, sino también, profesional, y entre 1603 y 1613, por ejemplo, los teatros londinenses estuvieron cerrados por un total de 78 de esos 120 meses, más del 60% del tiempo.

El brote de 1603 fue el más grave en Inglaterra desde la Peste Negra del siglo XIV.

A Shakespeare, quien para entonces ya era un actor profesional, dramaturgo y accionista de una empresa teatral, como a todos sus colegas, le quedaba poca opción más que salir de gira para recorrer las provincias, tratando de llegar antes que la plaga a lugares donde se pudieran presentar.

O escribir.

Y no sorprende que en las obras que escribió después de ese terrible brote, las metáforas de la enfermedad abunden.

Grabado de escena del Rey Lear, obra de Ford Madox Brown.
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Para el dramaturgo irlandés Bernard Shaw, "Ningún hombre escribirá una tragedia mejor que Lear". Para el escritor ruso Leo Tolstoi, sin embargo, la trama "exagerada" y su "lenguaje pomposo y sin carácter".

Pero la cuarentena por el brote de 1606 fue especialmente memorable, pues dice la leyenda que creó nada menos que tres de sus tragedias cumbre.

Honestamente, es difícil tener certeza: hay muchos vacíos e imprecisiones en la biografía del Bardo de Avon.

Sin embargo, sabemos que "El rey Lear" -al que sus intrigantes hijas Regan y Goneril le roban su poder y cordura, mientras que su tercera hija, la amable Cordelia, sufre trágicas consecuencias- fue presentada el 26 de diciembre de 1606 frente al rey Jacobo I de Inglaterra y VI de Escocia, y también que la fuente de inspiración fue una obra titulada "La verdadera historia del rey Leir y sus tres hijas", que había sido publicada en 1605.

La historia de la relación "Antonio y Cleopatra", desde la época de la campaña parta hasta el suicidio de la reina de Egipto que se desarrolla en la sensual Alejandría y la pragmática Roma, también estuvo en escena a fines de 1606.

Y, como si fuera poco, según algunos expertos Shakespeare también tuvo tiempo de escribir una de sus más potentes y emocionalmente intensas obras: la historia de un general escocés al que unas brujas le dicen que va a ser rey y mata para hacer realidad ese vaticinio.

Él es Macbeth, pero quien ha sido recordada por muchos en estos tiempos de coronavirus es su esposa, Lady Macbeth, por aquello de que se lavaba las manos constantemente, aunque ella lo hacía para tratar de limpiar su conciencia por su participación en el asesinato del rey Duncan.

De hecho, su inquietante soliloquio se ha convertido en un meme en el que en el famoso póster del Organización Mundial de la Salud aparecen las palabras de Shakespeare para ayudarte a completar la duración adecuada del lavado de manos.


Pie de foto,Circula en inglés, pero aquí está en español, por si ya te cansaste de cantar "Happy birthday" al lavarte las manosEl poster con instrucciones de cómo lavarse las manos con el soliloquio de Lady Macbeth. Pie de foto,
Circula en inglés, pero aquí está en español, por si ya te cansaste de cantar "Happy birthday" al lavarte las manos.

Cabe anotar que, si bien el jabón incapacita al virus covid-19, a Lady Macbeth no le ayudaba a mitigar el sentimiento de culpa, pues aunque "se restregaba las manos" por "un cuarto de hora", todavía podía oler en ellas la sangre del monarca asesinado.

Edvard Munch y Schiele

Al final de la Primera Guerra Mundial, 20 millones de personas habían muerto y el mundo estaba agotado.

Pero pronto un nuevo horror empezó a arrasar, un virus aterrador que mataría a entre 50 y 100 millones de personas: la pandemia de gripe de 1918, también conocida como la gripe española.

En Viena, Austria, un acongojado artista llamado Egon Schiele pintó a una de esas víctimas, en su lecho de muerte: su ídolo, mentor y amigo  Gustav Klimt, el pintor simbolista y líder del movimiento modernista de la secesión vienesa.

Ese mismo año, por la pandemia, Schiele perdió también a su esposa Edith, que estaba embarazada de su primer hijo.

Aunque desesperadamente enfermo y afligido, Schiele trabajó en una pintura que representaba a una familia que nunca llegaría a existir: la suya.

Su obra "La familia", que no pudo terminar pues murió a los 28 años pocos días después de su esposa, es considerada por muchos como un conmovedor testimonio de la crueldad de la enfermedad.

"La familia" de Egon Schiele



FUENTE DE LA IMAGEN,FOTO: JOHANNES STOLL © BELVEDERE, VIENNA

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Schiele con su esposa y el hijo que nunca pudo nacer.

Así como en Austria, en otras partes del mundo, grandes artistas, músicos, escritores murieron, algo de lo que el noruego Edvard Munchn  no solo fue testigo.

Munch, a quien probablemente conoces por su icónica obra "El grito", contrajo la enfermedad a principios de 1919.

Tan pronto como se sintió físicamente capaz, tomó sus pinceles y pinturas y comenzó a capturar su estado físico.

Su "Autorretrato con gripe española" lo muestra con la cara demacrada sentado frente a su cama de enfermo sin hacer.

Envuelto en una bata y una manta, rodeado de tonalidades de un amarillo enfermizo, ilustra una sensación de aislamiento en esa lucha personal, mientras su boca abierta le da un aspecto cadavérico.

"Autorretrato con gripe española"


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Esto hizo Edvard Munch durante su cuarentena, cuando todavía estaba enfermo... ¿te animas? (Autorretrato con gripe española)

Más tarde ese año pintó una secuela, "Autorretrato después de la gripe española", en la que, atormentado y ojeroso, se asoma desde el cuadro como mostrando lo que es ser víctima del virus asesino.

En el retrato plasma la desesperación y el aislamiento del enfermo, la opresión, la debilidad, el malestar y hasta la falta de aire libre.

Afortunadamente Munch no fue una de las víctimas mortales de la virulenta gripe española: sobrevivió y continuó creando grandes obras de arte.

A su muerte en 1944, a la edad de 80 años, las autoridades descubrieron en su casa, tras unas puertas cerradas con llave, una colección de más de 1.000 pinturas y poco menos de 4.500 dibujos y 15.400 grabados, entre otras cosas.

Enlaces a más artículos sobre el coronavirus 

martes, 7 de noviembre de 2023

Cómo se explicaba la gravedad antes de la manzana de Newton

El físico inglés Isaac Newton formuló ​​la ley de la gravitación universal.

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El físico inglés Isaac Newton formuló ​​la ley de la gravitación universal. 

 La historia de la manzana que cae sobre la cabeza del físico inglés Isaac Newton (1643-1727) es anecdótica.

Pero está aceptado que lo que se conoció como la ley de la gravitación universal, el principio que explica por qué caen las cosas, fue formulado por él en la obra 'Philosophiae Naturalis Principia Mathematica', en 1687.


Aunque, obviamente, las cosas ya se caían antes de Newton. ¿Cómo entonces explicaban este fenómeno aquellos que se dedicaban a pensar? ¿Qué explicación tenía, hasta el siglo XVII, lo que ahora llamamos gravedad?

Muchos años después de Newton, el físico Albert Einstein (1879-1955) diría que "la gravedad es lo primero en lo que no pensamos". Porque nos parece natural esa idea de que una piedra tirada cae, que una fruta que no se toma del árbol también cae y, bueno, que un tropiezo tonto es presagio de una caída.

En el libro "¿Por qué se caen las cosas? Una historia de la gravedad", publicado por Zahar en 2009, los astrónomos Alexandre Cherman y Bruno Rainho Mendonça parten de la observación de que la gravedad, sin duda, "es especial".

"Si no fuera así, ¿cómo explicar que los dos mayores genios de la ciencia, Isaac Newton y Albert Einstein, se dedicaran a ella? Y no solo eso: fueron elevados a esta condición de genios precisamente porque habían vislumbrado parte de sus secretos", escribe Cherman.

Desde Grecia hasta la India

Según el astrónomo, la importancia de la gravedad reside en dos factores: es universal, "para usar una palabra querida por Newton", y general, "para usar un término querido por Einstein".

Universal y general. ¿Cómo se explicaba entonces?

Si tenemos que retroceder en la historia de la ciencia, vayamos hasta Aristóteles (384 a. C. - 322 a. C.) porque el sabio griego es considerado uno de los pensadores más influyentes de la historia occidental, y gran parte de la lógica misma del pensamiento científico se debe a sus prerrogativas.


Árbol

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Tendemos a no pensar en la gravedad porque nos parece natural esa idea de que una piedra tirada cae, o que una fruta que no se toma del árbol también.

"Él separó un poco los fenómenos de los elementos, y entendió que había una tendencia natural del objeto que pertenecía a cierto elemento a volver a la posición de ese elemento", le explica a la BBC el físico Rodrigo Panosso Macedo, investigador de posdoctorado del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, en Dinamarca.

"Entonces, si un objeto estaba hecho de tierra, su tendencia natural sería volver a caer hacia la tierra, y por eso caería. Un objeto hecho de aire gaseoso tendría una tendencia natural a volver a caer en el aire, por lo que se elevaría".

En el libro del que es coautor, el astrónomo Mendonça retrocede un poco más en el tiempo y cita algunas referencias a la comprensión del fenómeno por parte de estudiosos hindúes incluso antes de Aristóteles.

Una representación pictórica posiblemente del siglo VIII a. C. revela que los filósofos de allí ya creían que la gravitación mantenía unido al Sistema Solar y que el Sol, como la estrella más masiva, debería ocupar la posición central en el modelo.

"Otro registro interesante también realizado en la antigua India se puede encontrar en el trabajo de un sabio hindú llamado Kanada, que vivió en el siglo VI aC", describe. "Fue él quien fundó la escuela filosófica de Vaisheshika".

Rainho Mendonça explica que Kanada asoció "el peso" con la caída, entendiendo al primero como la causa del fenómeno. "La intuición del sabio hindú iba por buen camino, pero aún quedaba mucho por recorrer en términos conceptuales".

Lugar natural

El astrónomo coincide, sin embargo, en que el punto cero en el concepto de gravedad hay que atribuirlo a Aristóteles, "porque aunque su obra sobre este tema no representa la realidad actual, el conocimiento difundido por esta perduró muchos siglos después de su muerte".

Aristóteles

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La influencia de Aristóteles en el campo del conocimiento se extendió por todo Occidente.

"Hasta la modernidad, con las nuevas investigaciones y teorías desarrolladas en el Renacimiento (...), la física aristotélica predominó en muchos centros de estudio de la Antigüedad y la Edad Media", le explica a la BBC el físico, filósofo e historiador José Luiz Goldfarb, profesor de Historia de la Ciencia en la Pontificia Universidad Católica de São Paulo (PUC-SP).

"Él explicó la caída de los cuerpos por la idea de que la Tierra era el centro del Universo y los cuerpos pesados ​​tendían a ocupar su lugar natural en este centro".

En otras palabras, Goldfarb indica que esta idea es como "decir que las cosas caen cuando están sueltas, ya que tienden a ocupar su lugar natural en el centro del Universo, la Tierra".

Etimológicamente, es interesante notar que la palabra gravedad deriva del latín "gravis"; por lo tanto, tiene el mismo origen que la palabra grave. Su campo semántico va desde "pesado" hasta "importante", incluyendo significados como "poderoso".

Según el "Diccionario Etimológico de la Lengua Portuguesa", del filólogo y lexicógrafo Antônio Geraldo da Cunha (1924-1999), el término "gravedad" ya aparece desde el siglo XIII, pero las variaciones "gravitar" y "gravitación" sólo aparecen en el siglo XVIII, indicando una consecuencia de la física newtoniana sobre las terminologías.

En un texto firmado por Cherman en "¿Por qué caen las cosas?", hay una digresión sobre el término en sánscrito para gravedad: "gurutvaakarshan". "Nótese el comienzo de la palabra: 'guru'. Es precisamente el término utilizado para designar a los respetados maestros espirituales y líderes religiosos del hinduismo", dice.

"Y, en una vuelta de tuerca, también deriva del griego 'barus' (pesado), origen de la palabra 'barítono' (voz grave)", añade el astrónomo.

En un capítulo escrito por Rainho Mendonça en el mismo libro, se explica que el uso del término latino "gravis" para designar el fenómeno de la gravedad comenzó en el siglo VIII, con las traducciones de tratados científicos del mundo árabe a Europa.

"Y así surge el término que es objeto de nuestro estudio: gravedad", dice el investigador. "Y en el contexto que nos interesa, porque al referirse a objetos de gran peso, las traducciones latinas usaban la palabra cuya raíz es el adjetivo 'gravis', grave, que significa 'pesado'".

"No es posible precisar la primera vez que se utilizó este término", comenta el autor. Para él, la aparición de las primeras universidades europeas, donde el latín era el idioma oficial en ese momento, contribuyó a la difusión de la nueva nomenclatura. "En las universidades de Bolonia, París, Oxford, entre otras, que utilizaron la mayoría de esas obras (en árabe) traducidas".

Avances

Si bien predominó el pensamiento aristotélico, especialmente en el mundo occidental, y la Edad Media terminaría siendo conocida como la "edad oscura" en cuanto a la evolución del conocimiento, es innegable que hubo avances científicos en los 2,000 años que separan a Aristóteles y Newton.


Isaac Newton

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Newton fue antecedido por muchos científicos en el mundo que trataron de explicar por qué caían los objetos.

"Hoy, los historiadores de la ciencia son capaces de detectar pensadores de la Antigüedad y la Edad Media que ya elaboraron ideas más cercanas a la teoría newtoniana que a la física aristotélica, aunque oficialmente prevaleció la teoría del filósofo griego", señala Goldfarb.

El libro "¿Por qué se caen las cosas?" proporciona una descripción general de este escenario. El astrónomo Mendonça cita, por ejemplo, las investigaciones del filósofo árabe Abu Yusuf al-Kindi (801-873). "En su tratado 'Sobre los Rayos (Solares)', declaró que las estrellas ejercen una fuerza sobre los objetos y sobre las personas", dice.

"Esta fuerza estaría asociada a la radiación de las estrellas, que se propagaría en línea recta por el espacio e influiría en las cosas de la Tierra", dice el astrónomo.

Un poco más tarde, el filósofo de origen judío Solomon Ibn Gabirol (1021-1058) también abordó el tema, "con un razonamiento simple pero incipiente", como señala Rainho Mendonça.

Su contribución fue la noción de inercia. "Según él, las sustancias extensas y pesadas serían más inmóviles que las más ligeras", explica.

El filósofo y astrónomo iraní Abd al-Rahman al-Khazini (1077-1155) planteó la idea de que los cuerpos pesados ​​que caen siempre se mueven hacia el centro del planeta. "Sin embargo, aún más interesante fue su propuesta de que el 'thiql' (en árabe, que muchos autores traducen como 'gravedad') de los cuerpos dependía de su distancia al centro de la Tierra", añade.

Fuerzas motrices

Aunque hubo muchas teorías en ese período de tiempo, prevaleció una idea que, en cierto modo, está muy cerca del concepto de inercia. Como explica a la BBC el físico Fábio Raia, profesor de la Universidad Presbiteriana Mackenzie, en Brasil, "la teoría más difundida (...) era la teoría del ímpetu (...), que decía que el movimiento continuo de un cuerpo se debe a la acción de la fuerza".

"Cuando eso cesara, el cuerpo volvería a su estado de movimiento natural", aclara.

El astrónomo Mendonça destaca, en este sentido, el papel fundamental del filósofo alejandrino Iohannes Philoponus (490-570).

"Según él, al ser lanzado, un cuerpo recibe una especie de fuerza motriz, que sería transferida desde el lanzador al proyectil, permaneciendo en él incluso después del final del contacto. Con el tiempo, tal 'fuerza' se disiparía espontáneamente, provocando terminar el movimiento", explica.

En el caso de la caída de objetos, sin embargo, Philoponus ya entendió que esta fuerza era causada por algo que hoy se define como gravedad.


Albert Einstein

FUENTE DE LA IMAGEN,FERDINAND SCHMUTZER / BIBLIOTECA NACIONAL DE AUSTR

Pie de foto,
Muchos años después de Newton, el físico Albert Einstein (1879-1955) diría que "la gravedad es lo primero en lo que no pensamos".

"Según esta idea, la Tierra ejercía una atracción sobre los objetos, que los arrastraba hacia su centro", le aclara a la BBC el filósofo Andrey Albuquerque Mendonça, profesor de la Escuela Superior de Publicidad y Marketing de São Paulo (ESPM-SP).

El filósofo recuerda, sin embargo, que hubo voces disonantes, como la del filósofo y teólogo francés Jean Buridan (1301-1358) que "propuso una teoría alternativa para explicar la caída de los objetos".

"Él argumentaba que los objetos caían debido a una fuerza interna que los empujaba hacia abajo, pero no podía explicar qué causaba esta fuerza".

Tanto Leonardo da Vinci (1452-1519) como Galileo Galilei (1564-1642) estudiaron la caída de objetos. Como afirma Albuquerque Mendonça, el primero "proponía que la velocidad de caída dependía de la densidad del objeto y de la resistencia del aire", mientras que el segundo "determinaba que todos los objetos caían con la misma aceleración, independientemente de su peso".

Ninguno de ellos, sin embargo, logró llegar a una ley universal para explicar este fenómeno.

El avance de Newton fue genial porque logró, ciertamente con el conocimiento acumulado por sus predecesores, no solo comprender una fuerza universal y fundamental, sino también convertirla en un fenómeno explicable.

Fue una verdadera revolución científica. "Incorporó nuevos conceptos cosmológicos a sus teorías, alejándose del universo aristotélico", resume Goldfarb.

"Así ya no se pensó en la caída al lugar natural, sino que surgió el concepto de la atracción entre los cuerpos, la ley de la gravitación: la materia atrae a la materia en razón directa de las masas y por la inversa del cuadrado de la distancia entre los cuerpos".

Según el profesor, fue entonces cuando se dejó de "pensar en tendencias para ocupar el lugar natural" y se pasó a "comprender los movimientos de caída de los cuerpos como resultado de la acción de la fuerza que la Tierra ejerce sobre los cuerpos".

"Podemos concluir que la mecánica introducida por Newton implicó profundas alteraciones en la forma en que el mundo moderno comenzó a concebir el cosmos, los cuerpos y las leyes que rigen sus movimientos", concluye.

jueves, 12 de octubre de 2023

_- La revolución matemática que se gestó en una granja de ovejas

_- Ventana al Conocimiento
Periodismo Científico
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El joven Newton retornó a los 23 años a su pequeña aldea natal de Woolsthorpe, en Lincolnshire (Inglaterra), huyendo de la peste bubónica que provocó el cierre de la Universidad de Cambridge y que llegó a matar a la quinta parte de la población de Londres. Y en la granja de ovejas de su familia, sin apenas contacto con el mundo exterior, realizó una de las hazañas intelectuales más asombrosas de la historia.

En tan solo dos años, de 1665 a 1666, Newton desarrolló simultáneamente el cálculo diferencial e integral, además de sus teorías sobre la naturaleza de la luz y sobre la fuerza de la gravedad. Las nuevas herramientas matemáticas y físicas ideadas por el inglés en aquel corto periodo revolucionaron la ciencia de su época y son la base del mundo tecnológico actual.

El cálculo infinitesimal, aunque se engloba estrictamente en el ámbito matemático, ha resultado ser un lenguaje poderoso que permite describir las leyes de la naturaleza con una precisión asombrosa. Con las ideas de Isaac Newton (25 de diciembre de 1642 – 20 de marzo de 1726, según el calendario vigente entonces en Inglaterra) hoy se estudian el movimiento de nubes, los mares, las órbitas de satélites, las infecciones víricas, el diseño de vehículos, el crecimiento económico…

Newton concibió dos conceptos matemáticos revolucionarios: el de derivada e integral. La derivada se relaciona con la evolución en el tiempo de magnitudes como la velocidad y la aceleración. Es una tasa de cambio instantánea, que indica de qué manera (cómo de rápido) se están modificando las magnitudes. En geometría, la derivada permite calcular las pendientes de curvas y, en consecuencia, la recta tangente a una curva dada.

Por otro lado, la integral se emplea para calcular áreas y volúmenes, así como encontrar centros de gravedad de cuerpos. Lo sorprendente es que ambas nociones están relacionadas por una de las más bellas expresiones de las matemáticas, el teorema fundamental del cálculo infinitesimal, que afirma que la derivación y la integración son operaciones inversas; es decir, al aplicarlas sucesivamente se vuelve al valor de inicio.

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La granja de la familia de Newton, en Woolsthorpe. Crédito: Hel-hama 

En 1669 Newton entregó a su mentor, Isaac Barrow, un manuscrito, De analysi per aequationes numero terminorum infinitas, en el que aparecen por primera vez las bases del nuevo cálculo diferencial. En él, Newton expone un método aproximado para resolver ecuaciones, hoy llamado método de Newton-Raphson y enuncia y demuestra una fórmula para calcular para el área encerrada por una parábola generalizada. Esta expresión ya había sido hallada antes por otro matemático inglés, John Wallis (1616-1703), pero la novedad introducida por Newton radicaba en las técnicas usadas, que él llamaba “método de las fluxiones” y el “método del inverso de las fluxiones”.

MATEMÁTICAS PARA ESTUDIAR EL MOVIMIENTO

Su trabajo era, en la práctica, la primera aplicación del teorema fundamental del cálculo infinitesimal a un ejemplo concreto, que mostraba que los métodos de las tangentes (derivadas) y las cuadraturas (áreas, es decir, integrales) estaban inversamente relacionados entre sí.

La obra más importante de Newton en este tema fue De methodis serierum et fluxionum, publicada póstumamente en 1736. Allí introducía el concepto de fluente, como cantidad que varía respecto al tiempo, y el de fluxión, como su velocidad o la derivada con respecto al tiempo. Newton, además, desarrolló los algoritmos para el cálculo de fluxiones: las que actualmente conocemos como reglas para derivar sumas, productos, cocientes…, que estudiamos en los primeros cursos de bachillerato.

 También mostró cómo calcular el área de una curva, lo que actualmente se llama calcular la primitiva de una función (y que en su terminología era “obtener la fluente de una fluxión”). Asimismo, Newton aplicó su recién creado cálculo a problemas de máximos y mínimos. Y así logró resolver, uno a uno, los problemas que habían inquietado a todos sus antecesores: científicos como los italianos Bonaventura Cavalieri y Evangelista Torricelli; los franceses Gilles de Roberval, René Descartes, Pierre de Fermat, entre muchos otros, habían realizado trabajos en esa línea, dedicados a resolver problemas concretos de la física, pero sin haber llegado a encontrar una solución general como hizo Newton.

Sus dos nuevas herramientas (derivada e integral) se sumaban a las operaciones elementales de las matemáticas y eran idóneas para analizar el movimiento — y, por tanto, casi todos los fenómenos físicos. En base a estas ideas, Newton desarrolló toda una matemática nueva, el análisis matemático, que hoy en día sigue siendo una de las ramas más activas en la investigación.

UNA AMARGA POLÉMICA CIENTÍFICA.

Sin embargo, el joven Newton no puso mucho empeño en difundir sus resultados. Aunque entregó su primer tratado a Isaac Barrow en 1669 y enviaron algunas copias a diferentes círculos matemáticos de Inglaterra, no fue publicado formalmente hasta 1711. Mientras tanto otro matemático, Gottfried Leibniz, había desarrollado una teoría equivalente. Cuando Newton recibió noticias de estos trabajos, tardó poco en reclamar su autoría del cálculo infinitesimal, lo que dio lugar a una amarga polémica que involucró incluso a sociedades científicas.

Lo cierto es que es posible que ambos llegaran a ideas parecidas en el mismo período. Ya a principios del siglo XVII se habían empezado a desarrollar métodos matemáticos que involucraban procesos infinitos para calcular áreas delimitadas por curvas o volúmenes, o para encontrar máximos y mínimos de ciertos problemas. El propio Newton admitió, en una carta a su colega (y rival) Robert Hooke: “Si he logrado ver más lejos, ha sido porque he subido a hombros de gigantes”.

Modestia aparte, el genio de Newton dejó una huella imborrable en el desarrollo de la civilización moderna, y su figura intelectual no ha tenido un igual, tal y como se lee en su epitafio: “¡Mortales, congratulaos de que un hombre tan grande haya existido para honra de la raza humana!”.

David Martín de Diego y Ágata Timón