Fórmula física en un vitral de iglesia

Algunas personas aman las combinaciones contradictorias: el tempura helado,  los pica piedra conocen a los supersónicos, ciencia-arte en iglesias.

De acuerdo con la anécdota de John D. Cook, en la esquina suroeste de la iglesia del  Espíritu Santo se encuentra un vitral de colores poco vivos, y de figuras poco atrayentes; pero con la fórmula más famosa de la física  -y tal vez de la ciencia: E = mc^2. Este artículo es ilustrado con tal imagen.

Los números pueden ser interpretados como la fecha en que detonó la bomba atómica sobre la ciudad japonesa de Hiroshima. Mientras que las citas bíblicas corresponden a  2 Pedro 3:10 e Isaías 54:10, que hacen referencia a destrucción y cataclismos... ahh y fe.

De modo que el vitral se puede asociar a un recordatorio de la destrucción que causa el poder nuclear. Muyyy esperanzadora la obra de arte.

Aunque es una fórmula famosa, llevada a los extremos de la popularización. Poca gente realmente entiende el fondo filosófico encerrado en este producto de la ciencia física: materia y energía son expresiones diferentes de la misma esencia, y lo podemos entender, y lo podemos usar. 

Ud. querido lector, literalmente, sus kilitos de más, son energía pura, que se puede transformar en el brillo de mil soles. Y eso es hermoso y a la vez aterrador.

Dudo que empiecen aparecer neosectas, estilo pitagóricas, donde se rinda culto a Einstein y a la física teórica. Sin sarcasmo, teóricos. Y más dudo que el artista del vitral tratara de ser irónico e implantar uno de los triunfos de la ciencia en las narices de una iglesia. Simplemente, especulo, que buscaban poner un adorno alusivo.

Me queda claro que ciencia y arte pueden ir de la mano en muchas ocasiones. Aunque la iglesia usa la tecnología para su beneficio, como todo el vulgo. Es la primera vez que veo una idea de ciencia marcada en un templo religioso.

Cierto, muchas mezquitas se han adornado con lindos patrones matemáticos en forma de mosaicos. Pero sigue siendo un pretexto utilitario. Y hay tumbas, dentro de iglesias, donde se inscribieron fórmulas. 

Olvidarse de la bomba atómica (tema original del vitral) y recordar que todos somos como estrellas, es una idea de tal espiritualidad que no veremos en ninguna de las tres grandes religiones abrahamistas. Pues en la construcción de tan bella idea extrapolada, se usa lo que más debilita a las religiones y le permite crecer a la ciencia: un pensamiento crítico.

Y de esa forma, un vitral horrible y tosco, por usar una fórmula, lo transformamos en una pieza de reflexión positiva y esperanzadora. Claro.. si te da esperanza explotar como bomba atómica.

¿Belleza matemática sobre experimento físico? Para nada


En el año 1938, el gran físico Paul Dirac dijo:
La Matemática pura y la física pura se han hecho cada vez más cercanas, aunque sus métodos permanecen diferentes. Podría describir la situación diciendo que el matemático juega a inventar las reglas, mientras que el físico juega las reglas que son provistas por la Naturaleza; pero como el tiempo avanza, cada vez es más evidente que las reglas que el matemático encuentra interesantes son las mismas que la Naturaleza ha escogido.
Evidentemente Dirac era un físico TEÓRICO. Y nos regalo otra perla de frase: "Las leyes físicas deben tener la simplicidad y belleza de las matemáticas". Y ese concepto de belleza matemática  puede ser muy elusivo, poco objetivo,  e incluso presentar un problema. Un serio problema para todos los amantes de la belleza: cegarnos a la verdad natural.

Como cuando caes en enamoramiento de esa chica con curvas peligrosas, pero en realidad ella te trata peor que exclamo en los tiempos de Neron. Pero tu la amas, porque es bella. Eso es peor que estar en la friendzone

Mi punto es que desde Galileo la matematización para describir fenómenos naturales se ha dado. Y con gran éxito ha transcendido. Seguirá sucediendo y sus frutos serán exitosos.

Pero hay círculos de físicos, de poder consolidado, que superponen sus ideas e ideales matemáticos sobre la experiencia en grados patológicos. Y para algunos sus contribuciones se han perdido en la oscuridad, en el olvido total. Su olvido les da más poder a los locos por la teoría.

Es cierto, por medio de la teoría hemos encontrado fenómenos que la naturaleza se guardaba para ella. La historia sobre la difracción de la luz en un esfera opaca debe ser de mis favoritos ejemplos de este caso, donde la predicción matemática precede al experimento. Y existen muchas más historias como esas, pero los casos donde la teoría robusta, bella pero equivocada también son abundantes.
Tengo colegas que están seguros que lo que las imágenes que ven en la computadora, después de una prologanda simulación, representan fielmente, pixel a pixel, a la naturaleza. Después usan un trapo, limpian su pantalla y se dan cuenta que lo que creían era una característica oculta al ojo experimental, era salsa de tomate que derramaron en su última orgía de pizza.

El filosofo y físico Mario Bunge afirman con decisión que la física es proponedoramente FÁCTICA. Mientras que el premio Nobel de física, R. Fenyman decía: "Sin importar lo listo que seas, sin importar lo bella que sea tu idea, si falla la prueba experimental, debes corregir tus ecuaciones".

La verdad, yo me considero un pragmático cínico. Si Ud. consigue los recursos para hacer ciencia, haga la ciencia como mejor le de resultados. Sin importar su tema, sin importar sus métodos Ud. siempre encontrará una revista que le publique. Pero eso no implica que Ud. tenga la razón y que la gente le siga a través del camino que trace. Una buena investigación científica debería de explorar múltiples enfoques para sostener sus dichos, lo cual es inusual en gremios tradicionalistas y de poca interacción multidisiplinar. Creo que teoría, observación y experimentos se retroalimentan para hacer ciencia, buena ciencia.

Dirac tuvo suerte de que sus ideas fueran aceptadas y confirmadas. Boltzman (otro pilar de la buena física teórica) tuvo la desgracia de que sus ideas no fueran aceptadas y confirmadas en vida. Y mis amigos del Instituto tienen la suerte de sus ideas sean costeadas con becas, LOL.

Primera teletransportación espontanea de un español entre Filipinas-México

Internet es hermoso, pues es tierra fértil para las leyendas urbanas. Curiosamente, esta historia de antecedentes de teletransportación la encontré por primera vez escrita en una fuente más seriecita: la física de lo imposible del físico Michio Kaku.

Resulta que un guardia en el ejercito de Filipinas, llamado Gil Perez, custodiaba el palacio del gobernador, de forma habitual. El soldado se sintió desvanecer, y cerró los ojos por un momento. Al abrirlos, notó que el entorno había cambiado mucho. Se aterrorizo; el guardia no tenía idea de donde se encontraba. Además de abandonar su puesto y deber, al parecer, se había transportado hasta la Plaza Mayor de la Ciudad de México. El 24 de octubre de 1593, en un santiamén, el militar recorrió más 9 000 millas náuticas, cruzando el océano Pacifico.

Niño, recuerda, faltaba mucho para invención de los aviones, carros y los teléfonos celulares. Los caballos (incluso jamelgos) eran un transporte terrestre de lujo.

Las autoridades mexicanas arrestaron: 1) por ser un desertor de su deber y 2) por tener pacto con Satán. Sí, esta última acusación la formalizó el Muy Santo Tribunal de la Inquisición.

En las versiones de esta historia aparece una y otra vez que Gil todo lo que pudo decir en su defensa era que había desaparecido de Manila, y aparecido en México, "en menos de lo que canta un gallo".

Pero, en una versión de leyenda urbana de Filipinas le da más cuerda a la historia. Gil informó a sus acusadores que esa misma mañana, en Filipinas, el gobernador Luis Pérez Dasmariñas murió a manos de piratas chinos. Dos meses después, noticias desde Filipinas confirmaron el hecho. Al parecer, eventualmente, el soldado fue liberado y regreso a su puesto militar en Filipinas. Lamentablemente para la historia: Wikipedia afirma que Pérez Dasmariñas fue gobernador hasta 1596, tres años después, LOL.

Y ese es el punto final de la leyenda, la exposición histórica del incidente es inverosímil. Los primeros registros de la desaparición de Pérez datan de un siglo después de ese hecho.

En su libro Michio Kaku le dedica a esta historia 135 palabras. Usa este cuento como un antecedente de lo que hoy llamamos "ciencia ficción" sobre el tema de teletrasportación para hablar en serio sobre el tema. Pero, él prefirió esta leyenda por sobre muchas otras anglosajonas. Entonces por un lado la documenta y por otro le escupe.

Da igual, sin evidencia histórica, esto es un cuento. Igual para hacer una película con Tom Cruise.

Pero la teletrasportación si puede ser una realidad. Lo que bien puede ser tema para otro post de este su blog. Pero también pueden leer el libro de Michio Kaku o visitar el blog de la Mula Francis con una buena entrada técnica sobre el tema.

O simplemente pensar que, si conociéramos la posición de cada átomo de nuestro cuerpo, si superamos cada interacción molecular en nuestro organismo; un aparato podría adquirir esa información, desintegraría nuestro cuerpo, y enviaría esa información -a velocidades cercanas a la luz- a una lejana máquina para reproducir esa información: acomodando cada átomo, asegurando cada interacción molecular sea correcta, hasta que nos reprodujera, nos reconstruyera en un parpadear. Es como enviar un correo electrónico, con una sola copia. Es la tecnología futurista de teletrasportación que le apuesto. Es... Star Trek.

Análisis sencillo del derrumbe de un edificio del WTC

C. Sagan escribió: "Los científicos son nerds, ineptos sociales, trabajando en temas incomprensibles que solo un anormal podría encontrar interesantes...", el gran divulgador y científico americano plasmó estas palabras en el libro libro: "El mundo y sus demonios". Tal provocación es pertinente cuando los profesores de ciencia dejan tareas de aplicación absurdas y aburridas a sus alumnos desmotivados e hiper-conectados con YouTube. Ya antes he mostrado ejemplos de ejercicios malísimos de física y como los mismos alumnos se burlan de la situación.

Dependiendo del perfil de los estudiantes puede ser una propuesta de ejercicio más interesante que otra. Claramente, un análisis del movimiento de un luchador mexicano le interesadas a algunas personas aficionadas al deporte espectáculo; otros simplemente bostezaran. Por ello es importante que los profesores de física aplicada, muy en particular en temas de mecánica cuenten con una buena cantidad de ejemplos para mostrar cómo se pueden aplicar lo que pregonan en la teoría. Es decir, los maestros deben enseñar a medir.

"MEDIR" es la palabra semilla de los mantras de los físicos. Por lo regular lo practican haciendo experimentos; que siempre serán manipulaciones controladas de algún fenómeno natural, con el objetivo de amplificar una magnitud o acelerar el tiempo de un fenómeno que no sucede espontáneamente. Pero a veces, los experimentos sobre la materia de estudio son imposibles. Los astrónomos no pueden experimentar con galaxias o protoplanetas; pero si se basan en experimentos de de otras ciencias (a fin de modelo), observaciones (que incluyen comparaciones y analogías).

Algo similar sucede en las ciencia forense. De carácter pragmático y aplicado, por si misma carece de muchos casos donde se pueden realizar experimentos. Aunque si es posible efectuar reconstrucciones de eventos y utilizar modelos de las disciplinas que la componen, como la física.

Este ejercicio lo realicé con estudiantes de Ciencia Forense de segundo semestre, su perfil es variopinto, (saben lo básico de física general). Pues bien se trata de analizar y modelar el colapso de uno de los edificios del complejo de Word Trade Center norteamericano que fue atacado en el 2011. ¡Ingeniería forense básica! solo eso.

Pues bien, nos basamos en un video en YouTube: "The Collapse of World Trade Center 7", este video fue parte de los utilizados por una investigación en el NIST. Así que es un dato público sin ser informal. Este es el video.


Para el análisis procedemos de la siguiente manera: 

1) Descargamos el video a nuestra computadora,

2) Lo abrimos con el programa gratuito de análisis físico de video: Tracker

3) Haciendo un poco de investigación sobre las dimensiones del edificio y la arquitectura estándar de esta clase de construcciones, determinamos que cada piso mide 4 metros. Esta será nuestra principal fuente de error.

4) Podemos utilizar la herramienta de corrección perspectiva de Tracker para obtener una imagen más cómoda de analizar. La figura muestra como se ve la imagen después de la transformación.

5) Sobre la arista derecha del edificio colocamos el eje de coordenadas (aunque puede estar en cualquier parte) y una barra calibradora. Pero en lugar de escoger solo un piso, seleccionamos 10 pisos y les asignamos 40 metros. Ello disminuye el error de la medición.

6) En la parte inferior, encontramos la barra de tiempo y dos triángulos que limitan la reproducción del video.  Desplazamos los triángulos para solo tener la sección que nos interesa analizar: el colapso del edificio. 

7) Sobre la misma línea, vamos a marcar la masa puntual. Es decir, automáticamente el programa registra las coordenadas xy junto con el tiempo de grabación. Conforme se capturan, estos datos deben aparecer del lado derecho de la pantalla, tales datos analizaremos al finalizar la captura.

8) Al finalizar la captura, seleccionamos los datos en el eje y junto con el tiempo, seleccionamos 75 datos para su análisis, equivalente a  2.45 s del video. Tiempo dentro del intervalo del derrumbe según el informe del NIST.



9) Pues bien, estos datos los podemos ajustar a una línea recta, parábola, o polinomio de grado mayor. Sin embargo, el ajuste a parábola tiene un interpretación física sencilla y el ajuste es excelente. En este caso, por medio de la comparación entre la ecuación de caída libre y el ajuste parabólico encontramos que el coeficiente de la parte cuadrada es la mitad de la aceleración gravitatoria: -4.9 m/s^2. (Lo que es muy bueno pues un indicador de la validez del modelo); mientras que el factor de correlación es de 0.9998 (valores por arriba de 0.99 se consideran excelentes).

10) Finalmente, continuando con la comparación entre polinomios: el teórico físico y el del ajuste experimental encontramos que la velocidad inicial de caída del edificio es 12.3 m/s; es decir, cerca de 44.3 km/hr. Velocidad cercana a la reportada en el informe del NIST.

Sin más interpretaciones, ahí puede terminar nuestro ejercicio de mecánica básica. Posteriormente se pueden hacer análisis más profundos. En su reporte, el NIST brinda buenas ideas para hacer trabajos más elaborados sobre el mismo video. Pero eso será tema para otra entrada en este blog.

Por el momento, lo importante es dejar en claro que por medio de datos públicos en Internet (como pueden ser los videos de YT), con herramientas freeware (Tracker) y con las bases teóricas sólidas y elementales (física general o mecánica 1) es posible realizar un ejercicio interesante, como es el derrumbe de un edificio asociado a un hecho histórico.

La concepción del libro de texto está cambiando, yo creo que debe dirigirse a ejercicios dinámicos y abiertos; que si bien tienen guía para llegar a un resultado, el camino puede ser diferente para cada estudiante, sin que eso signifique una experiencia frustrante; más bien, espero que los alumnos vivan una pequeña aventura al medir.

¿Qué video nos recomiendas analizar?

¿Funciona el Internet entre estudiantes hispanohablantes?


En un principio, la gran promesa de Internet era la de acelerar el aprendizaje. Por eso un grupo de científicos del CERN puso en marcha la primera red para compartir datos y aprender unos de otros de un modo más eficiente un tema muy especializado: física de partículas atómicas. Sin embargo, hoy en día, el primer uso de la Internet es el entretenimiento, claro si ahí se puede clasificar a la pornografía. "Pero mamá estoy estudiando anatomía". Nada niño calenturiento, te estás entreteniendo... con tu mano llena de pelos.

En cualquier caso, realmente la Internet puede ofrecer una oportunidad para que cualquier persona de aprender algo nuevo (así lo vaticino Asimov hace muchos años) y profundizar en el conocimiento de cualquier cosa que le interese. Esto también significa una oportunidad de negocios para muchos desarrolladores de plataformas. Estos entusiastas de la cultura piensan que si el cotilleo tiene su Facebook, entonces también se puede crear la plataforma 2.0 para los amantes de álgebra o la filosofía. Y de hecho existen intentos variopintos por satisfacer tales nichos. Algunos con relativo éxito.

Pues bien, resulta que en la anarquía república de la Internet estas empresas suelen generar datos infográficos con la esperanza de llamar la atención, cundir viralmente entre cotilleos y captar más usurarios/clientes. Llamemos a esta estrategia de mercadotecnia: "migaja de pan para atrapar un pez del cardumen".

Docsity es una de esas empresas que usa la gamificación, el chiste barato basado en meme y... y ha si una plataforma educativa que se parece al "feisbuk". Porque ya saben.. "feis mola". En cualquier caso, Docsity tiene un modelo de negocios donde genera muchos datos, aunqué la interpretación de datos se lo deja a terceros. Este es el caso. 

En una infografía llamada: "Cómo es el uso de Internet de estudiantes hispanohablantes para estudiar"  podemos ver que sus usuarios suelen ser de España, México o Colombia. Dato interesante pero que puede tener un sesgo como lo comenté en un artículo académico  que describe un retrato a los usuarios de este blog educativo.

Después, abusando de las gráficas estilo pastel y causando vómitos incontrolables en E. R. Tufte. la infografía muestra que los documentos más buscados son apuntes, guías y exámenes. Seamos claros, los estudiantes desean resolver su problema inmediato, la profundización de conocimiento es dejada a lado. 

Pero esta tendencia es por el tipo de carrera primordial dentro de esta plataforma. Según la fuente, su perfil más popular de estudiante es: Derecho y Literatura. Y por esta razón los documentos de ejercicios son poco buscados. Claro, los ejercicios son para ingenieros, arquitectos, matemáticos, químicos y físicos; gente de ciencias duras. 

Finalmente, la fuente firma que las computadoras son la plataforma más utilizada. Los dispositivos móviles no cuentan a la hora de estudiar. 

Esta sombra de ciberestudiante puede servir para crear materiales multimedia más acordes con las necesidades del mercado. Pero nada de esto habla de los contenidos, de los modelos de educación, de objetivos académicos de profesores y alumnos. Y con todo, puede servir para que tu próxima proyecto educativo se pueda financiar.

Seguimos experimentado con diferentes medios para crear mejores materiales didácticos, todavía esperamos el libro de texto para la generación 2.0. Y es que entre el mundo de las ideas y el pragmatismo capitalista están todos los negocios de nicho educativo. Y solo por tan particular circunstancia, estos datos pueden ser útiles para el empresario-profesor con una gran idea, esa que tanto espera una generación que prefiere el Twitter para reírse de la desgracia ajena que los tutoriales de YouTube.

Pero dinos, ¿qué plataforma educativa usas más?

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