Bienvenidos al Bloque II

Este segundo bloque del curso de Comunicación científica, tiene el propósito de conocer las diferentes características de un científico en general, pero también los obstáculos que tuvieron que superar y lo que tuvieron que sacrificar para lograr su cometido. Después de tener en cuenta estos aspectos generales iremos a lo específico ya que analizaremos tres científicos de la historia (Albert Einstein, Isaac Newton y mendeleyev) para ver si nuestras hipótesis anteriores son correctas.

Video de los cientificos

Ensayo individual "Cientifico preferido"

“Albert Einstein”

Morales López Marco Antonio 3IM4

¿Qué atributos debe tener un científico?

En realidad no hay algo establecido para decir como debe ser un Científico, ya que como se ha visto a través del tiempo los diferentes personajes de la ciencia son totalmente diferentes, unos tienen unas habilidades otros otras, unos son muy desorganizados, otros no lo son, en fin hay una gran diversidad entre ellos, lo que sí es verdad es que tienen una serie de características particulares que lo distinguen de los demás individuos, ya que ellos a través de fuentes, procesos y métodos obtiene resultados en el ámbito de la ciencia, que permiten tener amplios conocimientos en distintos temas que involucran a todos los seres humanos y que permiten tener y desarrollar diferentes tecnologías.

Un claro ejemplo de un científico, es el caso de Albert Einstein, el nació en Alemania  el 14 de marzo de 1878 y murió en Princeton, Estados Unidos, el 18 de Abril de 1955. Einstein fue un icono popular de la ciencia mundialmente famoso, por sus explicaciones y numerosas contribuciones  a la física, en 1921 obtuvo el Premio Novel de la Física.

Él fue un gran físico y lo admiro porque es considerado como el científico más importante del siglo XX.  Es mi científico preferido porque él  tenía muchos problemas como el de expresarse por lo que aparentaba poseer algunos problemas mentales. El mismo Einstein relata en su autobiografía  que él es una persona con un pensamiento libre decidido y por consecuencia rechaza al Estado y a la autoridad.

En toda la historia de la física, nadie ha producido un número tan elevado de trabajos que le hayan transformado en sus aspectos básicos como Albert Einstein, ni siquiera Isaac Newton. Sus celebres artículos de 1905 marcaron su annus mirabilis. En uno explicaba una serie de fenómenos (el fotoeléctrico entre ellos) a partir de la suposición de que la luz está formada por partículas (cuantos). En otro explicaba el denominado movimiento browniano (movimientos aparentemente erráticos e inexplicables en un líquido estacionario) como una manifestación de movimientos atómico-moleculares. En el tercero, el de la teoría de la relatividad especial, resolvía las contradicciones que se estaban haciendo cada vez más evidentes al reunir electromagnetismo y mecánica newtoniana, aunque a costa de hacer longitudes y tiempo perdiesen el carácter absoluto del que hasta entonces habían disfrutado. A este artículo siguió, como un simple corolario, otro que incluía la célebre ecuación E=mc².

En 1915, extendió los planteamientos relativistas a la fuerza gravitacional y desarrolló la teoría general de la relatividad, una de las formulaciones físicas más originales jamás creadas. El año siguiente, en 1916, aplicaba esta teoría al conjunto del universo, creando con ello la cosmología moderna (aunque el modelo estático que entonces propuso no se ajustase a cómo es realmente el universo, según demostró el astrofísico estadounidense Edwin Hubble).

Cincuenta años después de su muerte, las teorías que Albert Einstein propuso continúan vigentes, después de haber superado incontables pruebas experimentales.

Un gran científico como Einstein no significa que lo tenga todo, él fue uno de los más grandes aportadores a la física, pero ¿realmente que tuvo que sacrificar para lograr esto?  En 1898 conoció a Mileva Maric, una compañera de clase de la que se enamoró,  con la cual tuvo una hija en enero de 1902, llamada Liserl y dos hijos más. Muchos autores afirman que Einstein y Mileva llevaban una relación distante que le brindaba la soledad necesaria para concentrarse en su trabajo y por esto no ponía la suficiente atención  a su matrimonio.

Esto es una prueba clara de que para que el lograra ser el científico que fue, tuvo que sacrificar diversas  etapas de su vida, de lo contrario no hubiera llegado a ser lo que fue.

También autores dicen que Einstein por motivos de su pasión al trabajo e investigación no ponía la suficiente atención a sus hijos. Ya que  el destino de la hija de Albert y Mileva, Lieserl, nacida antes de que sus padres se casaran o encontraran trabajo, es desconocido. De sus dos hijos, el primero, Hans Albert, se mudó a California, donde llegó a ser profesor universitario, aunque con poca interacción con su padre; el segundo, Eduard, sufría esquizofrenia y fue internado en una institución para tratamiento de las enfermedades mentales.

Esto sin embargo nos dice como fue de descuidado con sus hijos, probablemente en vez de jugar o platicar con ellos, el descubría la bomba atómica, esto no es bueno ni es malo simplemente es lo que eligió.

En conclusión un científico por lo general es apartado y le gusta la soledad ya que para realizar sus investigaciones y métodos necesita estar conectado. Tal es el caso de Albert Einstein él fue un excelente  científico pero que para llegar alto, tuvo que sacrificar diversas etapas y momentos de su vida, ya que  no se puede acaparar todo, es una cosa u otra y no por que no tenga la capacidad, sino porque toda su atención debe ser en sus investigaciones, descubrimientos y experimentos. Los costos fueron altos ya que estar apartado de la sociedad, implico estar lejos de su familia, esposa, hijos, etc.

Asimov afirma que los científicos muchas veces dan simultáneamente con la misma teoría, y dice que esto se debe a que  los científicos no trabajan en el vacío. Están inmersos, por así decirlo, en la estructura y progreso evolutivo de la ciencia, y todos ellos encaran los mismos problemas en cada momento[1]

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[1] Isaac Asimov “Cien preguntas básicas sobre la ciencia”

Organizador "Cientifico preferido"

Fuente 1 "Cien preguntas basicas sobre la ciencia"

Fuente 2 "Teoría del campo unificado"

Teoría del campo unificado

En física, las fuerzas entre los objetos pueden describirse por los efectos de los "campos". Las teorías actuales consideran que para distancias subatómicas, estos campos se reemplazan por campos cuánticos interaccionando según las leyes de la mecánica cuántica. Alternativamente, usando la dualidad onda-partícula de la mecánica cuántica, los campos pueden describirse en términos de intercambio de partículas que transfieren el momento y la energía entre los objetos. De esta forma, los objetos interaccionan cuando emiten y absorben las partículas intercambiadas. La base fundamental de la teoría unificada de campos es que las cuatro fuerzas fundamentales (abajo) al igual que la materia son simplemente manifestaciones diferentes de un único campo fundamental.

La teoría unificada de campos trata de reconciliar las cuatro fuerzas fundamentales (o campos) de la naturaleza (del más fuerte al más débil):

• Fuerza nuclear fuerte: fuerza responsable de la unión de los quarks para formar neutrones y protones, y de la unión de estos para formar el núcleo atómico. Las partículas de intercambio que medían esta fuerza son los gluones.
• Fuerza nuclear débil: responsable de la radioactividad, es una interacción repulsiva de corto alcance que actúa sobre los electrones, neutrinos y los quarks. Los bosones W y Z son los que medían en esta fuerza.
• Fuerza electromagnética: es la fuerza, para nosotros familiar, que actúa sobre las partículas cargadas eléctricamente. El fotón es la partícula de intercambio para esta fuerza.
• Fuerza gravitacional: igualmente experimentada, es una fuerza atractiva de largo alcance que actúa sobre todas las partículas con masa. Se postula que hay una partícula de intercambio que se ha denominado gravitón, aunque todavía no se ha podido comprobar. Éste es entre otros, uno de los puntos clave a desvelar en el proyecto LHC.

El término teoría de campo unificado fue introducido por Einstein cuando intentó tratar unificadamente la gravedad y el electromagnetismo mediante una teoría de campos unificada. Previamente Maxwell había logrado en 1864 lo que denominaríamos primera teoría unificada, al formular una teoría de campo que integraba la electricidad y el magnetismo.

La búsqueda de Einstein de una teoría de campo unificado para el campo electromagnético y el campo gravitatorio, generalizando su teoría general de la relatividad fue infructuosa. Otro intento interesante de unificar estas dos teorías fue la teoría de Kaluza-Klein alguna de cuyas ideas inspiraron algunos aspectos de la teoría de cuerdas moderna, un ambicioso intento de formular una teoría del todo.

Desde los primeros intentos de Einstein y Kaluza, otro tipo de interacciones diferentes de la gravedad y electromagnetismo, como la interacción débil y la interacción fuerte han sido objeto de diversos intentos de unificación, así hacia finales de los años 1960 se formuló el modelo electrodébil que de hecho es una teoría de campo unificado del electromagnetismo y la interacción débil. Los intentos de unificar la teoría de la interacción fuerte con el modelo electrodébil y con la gravedad ha permanecido desde entonces como uno de los retos aún pendientes de los físicos, una teoría que explicaría la naturaleza y el comportamiento de toda la materia.

La siguiente lista recoge las teorías de campo unificado según una cronología histórica:

• electricidad + magnetismo = electromagnetismo (realizada por James Clerk Maxwell en los años 1860).
• electromagnetismo + interacción débil = interacción electrodébil (realizada por Glashow, Salam y Weinberg en los años 1960).
• interacción electrodébil + interacción fuerte = gran teoría unificada (aún por verificar)
• gran teoría unificada + relatividad general = teoría de campos unificada o "Teoría del todo" (aún por desarrollar)

Teoría de campo unificado de Maxwell

Históricamente, la primera teoría unificada de campos fue desarrollada por James Clerk Maxwell. En 1831, Michael Faraday observó que la variación en el tiempo de los campos magnéticos podía inducir corrientes eléctricas. Hasta entonces, la electricidad y el magnetismo se consideraban como fenómenos no relacionados entre sí. En 1864, Maxwell publicó su famosa teoría de campos electromagnéticos. Este fue el primer ejemplo de una teoría que podía unificar teorías anteriores (electricidad y magnetismo) dando lugar al electromagnetismo. No obstante, hoy se sabe que la electrodinámica clásica desarrollada por Maxwell falla a niveles cuánticos. En los 1940s se alcanzó una teoría cuántica completa para describir la fuerza electromagnética, conocida como electrodinámica cuántica (QED). Esta teoría representa las interacciones de las partículas cargadas mediante fotones, las partículas que transmiten la interacción. Esta teoría se basa en la simetría del espacio-tiempo de un campo llamada simetría gauge (realmente simetría de fase). La teoría tuvo tanto éxito que rápidamente se adoptó el principio de la simetría gauge continua para todas las fuerzas.

Teoría de campo unificado de Glashow-Weinberg-Salam

En 1967, Sheldon Glashow y Steven Weinberg y un pakistaní Abdus Salam propusieron de manera independiente una teoría unificadora del electromagnetismo y la fuerza nuclear débil. Demostraron que el campo gauge de la interacción débil era idéntico en su estructura al del campo electromagnético. Esta teoría recibió soporte experimental por el descubrimiento en 1983, de tales bosones W y Z en el CERN por el equipo de Carlo Rubbia. Por sus descubrimientos, Glashow, Weinberg y Salam compartieron el Premio Nobel de Física en 1979. Carlo Rubbia y Simon van der Meer recibieron el mismo premio en 1984.

Teorías de Gran Unificación

El siguiente paso hacia la unificación de las fuerzas fundamentales de la naturaleza fue el incluir la interacción fuerte con las fuerzas electrodébiles en una teoría llamada Gran Teoría Unificada. Una teoría cuántica de la interacción fuerte fue desarrollada en los 1970s bajo el nombre de cromodinámica cuántica.

La interacción fuerte actúa entre quarks mediante el intercambio de partículas llamadas gluones. Hay ocho tipos de gluones, cada uno transportando una carga de color y una carga de anti-color. Basándose en esta teoría, Sheldon Glashow y Howard Georgi propusieron la primera gran teoría unificada en 1974, que se aplicaba a energías por encima de 1000 GeV. Desde entonces ha habido nuevas propuestas, aunque ninguna está aceptada en la actualidad de manera universal. El mayor problema de estas teorías es la enorme escala de energías que requieren las pruebas experimentales, que están fuera del alcance de los aceleradores actuales.

Sin embargo, hay algunas predicciones que se han hecho para procesos de bajas energías que no requieren los aceleradores. Una de estas predicciones es que el protón es inestable y puede decaer. Por el momento, se desconoce si el protón decae, aunque los experimentos han determinado un límite inferior para su vida media de 10³⁵ años. Por ello, por el momento es incierto el que esta teoría sea una descripción adecuada de la materia.

Teorías del Todo

La gravedad está aún por ser incluida en la teoría del todo. Los físicos teóricos han sido incapaces hasta ahora de formular una teoría consistente que combine la relatividad general y la mecánica cuántica. Las dos teorías han mostrado ser incompatibles y la cuantización de la gravedad continúa siendo un serio problema en el campo de la física. En los años recientes, la búsqueda de una teoría de campo unificada se ha focalizado en las teoría de cuerdas (string theory en inglés) y en la teoría M que pretende unificarlas.

Fuente 3 "Teoría de la relatividad"

Teoría de la relatividad

La teoría de la relatividad incluye dos teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.

La primera teoría, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento. La segunda, de 1915, es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana pero coincide numéricamente con ella en campos gravitatorios débiles. La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios.

No fue hasta el 7 de marzo de 2010 cuando fueron mostrados públicamente los manuscritos originales de Einstein por parte de la Academia Israelí de Ciencias, aunque la teoría se había publicado en 1905. El manuscrito tiene 46 páginas de textos y fórmulas matemáticas redactadas a mano, había sido ofrecido por Einstein a la Universidad hebraica de Jerusalén en 1925, con motivo de su inauguración en Palestina, entonces bajo mandato británico

Relatividad especial

La teoría de la relatividad especial, también llamada teoría de la relatividad restringida, publicada por Einstein en 1905, describe la física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano, describe correctamente el movimiento de los cuerpos incluso a grandes velocidades y sus interacciones electromagnéticas y se usa básicamente para estudiar sistemas de referencia inerciales. Estos conceptos fueron presentados anteriormente por Poincaré y Lorentz, que son considerados como originadores de la teoría. Si bien la teoría resolvía un buen número de problemas del electromagnetismo y daba una explicación del experimento de Michelson-Morley, esta teoría no proporciona una descripción relativista del campo gravitatorio.

Tras la publicación del artículo de Einstein, la nueva teoría de la relatividad especial fue aceptada en unos pocos años por la práctica totalidad de los físicos y los matemáticos, de hecho personas como Poincaré o Lorentz habían estado muy cerca de llegar al mismo resultado que Einstein. La forma geométrica definitiva de la teoría se debe a Hermann Minkowski, antiguo profesor de Einstein en la Politécnica de Zürich; acuñó el término "espacio-tiempo" (Raumzeit) y le dio la forma matemática adecuada.^[4] El espacio-tiempo de Minkowski es una variedad tetradimensional en la que se entrelazaban de una manera insoluble las tres dimensiones espaciales y el tiempo. En este espacio-tiempo de Minkowski, el movimiento de una partícula se representa mediante su línea de universo (Weltlinie), una curva cuyos puntos vienen determinados por cuatro variables distintas: las tres dimensiones espaciales ( , , ) y el tiempo ( ). El nuevo esquema de Minkowski obligó a reinterpretar los conceptos de la métrica existentes hasta entonces. El concepto tridimensional de punto fue sustituido por el de evento. La magnitud de distancia se reemplaza por la magnitud de intervalo.

Relatividad general
La relatividad general fue publicada por Einstein en 1915, y fue presentada como conferencia en la Academia de Ciencias Prusiana el 25 de noviembre. La teoría generaliza el principio de relatividad de Einstein para un observador arbitrario. Esto implica que las ecuaciones de la teoría deben tener una forma de covariancia más general que la covariancia de Lorentz usada en la teoría de la relatividad especial. Además de esto, la teoría de la relatividad general propone que la propia geometría del espacio-tiempo se ve afectada por la presencia de materia, de lo cual resulta una teoría relativista del campo gravitatorio. De hecho la teoría de la relatividad general predice que el espacio-tiempo no será plano en presencia de materia y que la curvatura del espacio-tiempo será percibida como un campo gravitatorio.

Debe notarse que el matemático alemán David Hilbert escribió e hizo públicas las ecuaciones de la covarianza antes que Einstein. Ello resultó en no pocas acusaciones de plagio contra Einstein, pero probablemente sea más, porque es una teoría (o perspectiva) geométrica. La misma postula que la presencia de masa o energía «curva» al espacio-tiempo, y esta curvatura afecta la trayectoria de los cuerpos móviles e incluso la trayectoria de la luz.