martes, 28 de abril de 2020

La física a partir de Newton

La obra de Isaac Newton representa una de las mayores contribuciones de la ciencia realizadas nunca por una persona. Entre otras cosas, Newton dedujo la ley de la gravitación universal, inventó el cálculo infinitesimal y realizó experimentos para estudiar la naturaleza de la luz y el color. 
A partir de 1665, cuando tenía 23 años, Newton desarrolló los principios de la mecánica, formuló la ley de la gravitación universal, separó la luz blanca en sus colores constituyentes e inventó el cálculo diferencial e integral. Las contribuciones de Newton cubrieron una gama muy amplia de fenómenos naturales. Por ejemplo, demostró que tanto las leyes de Kepler sobre el movimiento planetario como los descubrimientos de Galileo sobre la caída de los cuerpos se deducen de la segunda ley del movimiento (segunda ley de Newton) combinada con la ley de la gravitación. Newton también logró explicar el efecto de la luna sobre las mareas, así como la precesión de los equinoccios.

El desarrollo de la mecánica:
El posterior desarrollo de la física se debe mucho a las leyes del movimiento o leyes de Newton, especialmente a la segunda, que afirma que la fuerza necesaria para acelerar un objeto es igual a su masa multiplicada por su aceleración. Si se conoce la posición y velocidad iniciales de un cuerpo, así como la fuerza aplicada, es posible calcular las posiciones y velocidades posteriores aunque la fuerza cambie con el tiempo o la posición; en esos casos es necesario aplicar el cálculo infinitesimal de Newton. La segunda ley del movimiento también contiene otro aspecto importante: todos los cuerpos tienen una propiedad intrínseca, su masa inercial, que influye en su movimiento. Cuanto mayor es esa masa, menor es la aceleración que adquiere cuando se aplica una fuerza determinada sobre el cuerpo. Hoy sabemos que esta ley es válida siempre que el cuerpo no sea extremadamente pequeño, grande o rápido. La tercera ley de Newton, que afirma que “a cada fuerza de acción corresponde una fuerza de reacción igual y opuesta”, podría expresarse en términos modernos como que todas las fuerzas entre partículas se producen en pares de sentido opuesto, aunque no necesariamente situados a lo largo de la línea que une las partículas.

La auténtica historia de Newton y la manzana
Fragmento del libro “Física, la enciclopedia” pag. 23 Rubiños ediciones (2013)

lunes, 20 de abril de 2020

Los números de Cantor

1845 El 3 de marzo, en San Petersburgo, Rusia, nace Georg Ferdinand Ludwig Philipp Cantor, hijo de Georg Waldemar Cantor y de Maria Arma Bohm.
1856 La familia Cantor se muda a Alemania.
1862 Cantor desea estudiar matemáticas, pero su padre se opone e ingresa en el Politécnico de Zúrich para estudiar ingeniería. Pocos meses después, el padre le da su permiso para que estudie matemáticas, en el mismo centro.
1863 Muere su padre; Georg y su madre se mudan a Berlín, donde completará sus estudios de matemáticas.
1867 Obtiene el doctorado en matemáticas en la Universidad de Berlín.
1869 Comienza a trabajar en la Universidad de Halle.
1872 Conoce a Richard Dedekind. Muchas de las ideas de Cantor sobre el infinito saldrán a la luz por primera vez en cartas escritas a Dedekind.
1874 Se casa con Vally Guttmann; los Cantor tendrán seis hijos. Ese mismo año se publica su artículo «Sobre una propiedad característica de la totalidad de los números reales algebraicos», donde aparecen por primera vez sus ideas sobre el infinito, aunque, por recomendación de Karl Weierstrass, esas ideas están «ocultas».
1878 Se publica «Una contribución a la teoría de las variedades», donde Cantor plantea explícitamente sus ideas sobre el infinito. Leopold Kronecker pone en juego toda su influencia para evitar que el artículo se publique.
1883 Publicación de «Fundamentos para una teoría general de variedades», que constituye el punto culminante de la creatividad matemática de Cantor.
1884 En mayo sufre un ataque depresivo, y abandona toda investigación matemática durante más de cinco años.
1890 Se crea la Unión Matemática Alemana y Cantor es elegido como su primer presidente.
1892 Se publica «Sobre una cuestión elemental de la teoría de las variedades», donde aparece su famosa «demostración de la diagonal».
1895 Publicación de la primera parte de «Contribuciones a la creación de una teoría de los cortjuntos transfinitos»; la segunda parte vio la luz en 1897.
1899 El 16 de diciembre muere su hijo Rudolf, de trece años. La pérdida desencadena en Cantor una enfem1edad mental de la que nunca se recuperó.
1918 Fallece en la clínica psiquiátrica de Halle el 6 de enero.

Georg Cantor, el matemático que descubrió que hay muchos infinitos ...

lunes, 13 de abril de 2020

La Leyenda de George Dantzi, El problema matemático irresoluble

George Bernard Dantzig Ourisson - ING. IRAIS DIAZ

Una leyenda sobre el "problema matemático irresoluble" combina una de las fantasías académicas de cumplimiento de deseos más importantes: un estudiante no solo se demuestra como el más inteligente de su clase, sino que también supera a su profesor y a todos los demás académicos en su campo de estudio, con un Motivo de "pensamiento positivo" que aparece en otras leyendas urbanas: cuando las personas son libres de perseguir objetivos sin restricciones por presuntas limitaciones sobre lo que pueden lograr, solo pueden manejar algunas hazañas extraordinarias a través de la aplicación combinada de talento nativo y trabajo duro:

Un joven estudiante universitario estaba trabajando duro en un curso de matemáticas de nivel superior, por temor a no poder aprobar. La noche antes de la final, estudió tanto que durmió la mañana de la prueba.

Cuando corrió al aula varios minutos tarde, encontró tres ecuaciones escritas en la pizarra. Los dos primeros fueron bastante fáciles, pero el tercero parecía imposible. Trabajó frenéticamente en ello hasta que, a solo diez minutos de la fecha límite, encontró un método que funcionó y terminó los problemas justo cuando se le solicitó el tiempo.

El estudiante entregó su examen y se fue. Esa noche recibió una llamada telefónica de su profesor. "¿Te das cuenta de lo que hiciste hoy en el examen?" le gritó al estudiante.

"Oh, no", pensó el estudiante. No debo haber solucionado los problemas después de todo.

"Se suponía que solo debías resolver los dos primeros problemas", explicó el profesor. “Ese último fue un ejemplo de una ecuación que los matemáticos desde Einstein han estado tratando de resolver sin éxito. Lo discutí con la clase antes de comenzar la prueba. ¡Y acabas de resolverlo!

¡Y esta versión en particular es aún más interesante por estar basada en un incidente de la vida real!

Un día, en 1939, George Bernard Dantzig, candidato a doctorado en la Universidad de California, Berkeley, llegó tarde a una clase de estadística de posgrado y encontró dos problemas escritos en la pizarra. Sin saber que eran ejemplos de problemas estadísticos "no resueltos", los confundió con parte de una tarea, los anotó y los resolvió. (Las ecuaciones abordadas por Dantzig se describen con mayor precisión no como problemas irresolubles, sino como teoremas estadísticos no comprobados para los cuales elaboró ​​pruebas).

Seis semanas después, el profesor de estadística de Dantzig le notificó que había preparado una de sus dos pruebas de "tarea" para su publicación, y a Dantzig se le otorgó el crédito de coautor en otro documento varios años más tarde, cuando otro matemático ideó de forma independiente la misma solución para el segundo problema.

George Dantzig relató su hazaña en una entrevista de 1986 para el College Mathematics Journal:

Sucedió porque durante mi primer año en Berkeley llegué tarde un día a una de las clases de [Jerzy] Neyman. En la pizarra había dos problemas que supuse que habían sido asignados para la tarea. Los copié. Unos días después, me disculpé con Neyman por tomar tanto tiempo para hacer la tarea, los problemas parecían ser un poco más difíciles de lo habitual. Le pregunté si todavía lo quería. Me dijo que lo tirara sobre su escritorio. Lo hice de mala gana porque su escritorio estaba cubierto con un montón de papeles que temía que mi tarea se perdiera allí para siempre. Aproximadamente seis semanas después, un domingo por la mañana alrededor de las ocho en punto, [mi esposa] Anne y yo fuimos despertadas por alguien golpeando nuestra puerta. Fue Neyman. Se apresuró con los papeles en la mano, todo emocionado: "Acabo de escribir una introducción a uno de sus papeles. Léalo para que pueda enviarlo de inmediato para su publicación ". Por un minuto no tuve idea de lo que estaba hablando. Para resumir, los problemas en la pizarra que había resuelto pensando que eran tarea eran, de hecho, dos famosos problemas no resueltos en las estadísticas. Ese fue el primer indicio que tuve de que había algo especial en ellos.

Un año después, cuando comencé a preocuparme por un tema de tesis, Neyman se encogió de hombros y me dijo que envolviera los dos problemas en una carpeta y que los aceptaría como mi tesis.

Sin embargo, el segundo de los dos problemas no se publicó hasta después de la Segunda Guerra Mundial. Sucedió de esta manera. Alrededor de 1950 recibí una carta de Abraham Wald que incluía las pruebas finales de galera de un artículo suyo que estaba a punto de imprimir en los Anales de Estadísticas Matemáticas. Alguien acababa de señalarle que el resultado principal en su trabajo era el mismo que el segundo problema de "tarea" resuelto en mi tesis. Le respondí sugiriendo que publiquemos conjuntamente. Simplemente insertó mi nombre como coautor en la prueba de galera.

El Dr. Dantzig también explicó cómo su historia pasó al reino de la leyenda urbana:

El otro día, mientras daba un paseo temprano por la mañana, Don Knuth me saludó mientras pasaba en su bicicleta. Es colega en Stanford. Se detuvo y dijo: "Hola, George. Estuve de visita en Indiana recientemente y escuché un sermón sobre ti en la iglesia. ¿Sabes que eres una influencia para los cristianos de América media? Lo miré asombrado. "Después del sermón", continuó, "el ministro se acercó y me preguntó si conocía a un George Dantzig en Stanford, porque ese era el nombre de la persona de quien se trataba su sermón".

El origen del sermón de ese ministro se remonta a otro ministro luterano, el reverendo Schuler [sic] de la Catedral de Cristal en Los Ángeles. Me contó sus ideas sobre pensar positivamente, y le conté mi historia sobre los problemas de tarea y mi tesis. Unos meses más tarde recibí una carta de él pidiéndome permiso para incluir mi historia en un libro que estaba escribiendo sobre el poder del pensamiento positivo. La versión publicada de Schuler era un poco confusa y exagerada, pero esencialmente correcta. La moraleja de su sermón era la siguiente: si hubiera sabido que el problema no era la tarea, sino que en realidad eran dos problemas famosos no resueltos en estadística, probablemente no habría pensado positivamente, me habría desanimado y nunca los habría resuelto.

La versión de la historia de Dantzig publicada por el televangelista cristiano Robert Schuller contenía una gran cantidad de adornos y desinformación que desde entonces se ha propagado en formas de cuentos urbanos como la leyenda, como el citado al principio de esta página: Schuller convirtió la tarea equivocada Asignación a un "examen final" con diez problemas (ocho de los cuales eran reales y dos de los cuales eran "irresolubles"), afirmó que "incluso Einstein no pudo descubrir los secretos" de los dos problemas adicionales, y declaró erróneamente que el profesor de Dantzig quedó tan impresionado que "le dio a Dantzig un trabajo como asistente, y Dantzig ha estado en Stanford desde entonces".

George Dantzig (él mismo, hijo de un matemático) recibió una licenciatura de la Universidad de Maryland en 1936 y una maestría de la Universidad de Michigan en 1937 antes de completar su Doctorado (interrumpido por la Segunda Guerra Mundial) en UC Berkeley en 1946. Más tarde trabajó para la Fuerza Aérea, tomó un puesto con la RAND Corporation como matemático de investigación en 1952, se convirtió en profesor de investigación de operaciones en Berkeley en 1960, y se unió a la facultad de la Universidad de Stanford en 1966, donde enseñó y publicó como profesor de investigación de operaciones. hasta la década de 1990. En 1975, el Dr. Gerald Ford le otorgó al Dr. Dantzig la Medalla Nacional de la Ciencia.

George Dantzig falleció en su casa de Stanford a los 90 años el 13 de mayo de 2005.

Observación: esta leyenda se utiliza como la configuración de la trama en la película de 1997 Good Will Hunting. Además, una de las primeras escenas de la película de 1999, Rushmore, muestra al personaje principal soñando con resolver la pregunta imposible y obtener la aprobación de todos.

Referencias:
Stanford Celebra el cumpleaños número 80 de Dantzig.
Entrevista a George Bernard Dantzig publicada en The College Mathematical Journal, en marzo de 1986.
Obituario de George Dantzig.

viernes, 10 de abril de 2020

La NASA conmemora el 50 aniversario del Apolo 13, 'Un fracaso exitoso'

Mientras la NASA celebra el 50 aniversario de la misión Apolo 13 , que se conoce como "un fracaso exitoso" , la agencia comparte una variedad de recursos, reconociendo el triunfo de el equipo de control de la misión y los astronautas, y observando cómo esas lecciones aprendidas se pueden aplicar a su programa lunar Artemis.

"Nuestro objetivo hace 50 años era salvar a nuestra valiente tripulación después de enviarlos alrededor de la Luna y devolverlos a salvo a la Tierra", dijo el administrador de la NASA Jim Bridenstine. “Nuestro objetivo ahora es regresar a la Luna para quedarnos de manera sostenible. Estamos trabajando arduamente para asegurarnos de que no necesitamos responder a este tipo de emergencia en Artemis, sino de estar preparados para responder a cualquier problema que no prevemos ”.

La tripulación del Apolo 13 estaba compuesta por el comandante James (Jim) Lovell Jr., el piloto del módulo de comando John Swigert Jr. y el piloto del módulo lunar Fred Haise Jr. Su cohete Saturno V se lanzó a las 2:13 pm EST del 11 de abril de 1970, desde el lanzamiento Pad 39A en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. El módulo de comando se llamaba Odyssey, y el módulo lunar se llamaba Acuario.

Mientras se dirigía a la Luna el 13 de abril, se rompió un tanque de oxígeno en el módulo de servicio Apollo. El aterrizaje lunar y los paseos lunares, que hubieran sido ejecutados por Lovell y Haise, fueron abortados cuando un equipo dedicado de controladores de vuelo y expertos en ingeniería en el Centro de Control de la Misión Apollo  dedicaron sus esfuerzos a desarrollar un plan para albergar a la tripulación en el módulo lunar. un "bote salvavidas" y retener los recursos suficientes para llevar la nave espacial y su tripulación a casa de forma segura. La caída se produjo en el Océano Pacífico a la 1:07 pm del 17 de abril, luego de un vuelo que duró cinco días, 22 horas y 54 minutos.
Archivo:Apollo 13-insignia.png
Insignnia Apollo 13

Referencias: