Dic
19
El fascinante “universo” cuántico
por Emilio Silvera ~
Clasificado en Física Cuántica ~
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Las leyes que gobiernan el mundo físico tienen dos características importantes: muchas leyes de la naturaleza permanecen inalterables, no se alteran cuando cambia la escala, pero hay otros fenómenos, tales como una vela encendida o las gotas de agua, que no cambian del mismo modo. La implicación final es que el mundo de los objetos muy pequeños será completamente diferente del mundo ordinario.
El producto de la incertidumbre en la posición de una partícula y la incertidumbre en su momento nunca puede ser inferior a la mitad de la constante de Planck reducida: Δ x Δ p ≥ ℏ / 2 . Δ x Δ p ≥ ℏ / 2 . Esta relación expresa el principio de incertidumbre de Heisenberg.
En 1928 Dirac se propuso encontrar la ecuación del electrón libre relativista, porque la ecuación de Schrödinger no cumplía con los requisitos de la teoría de Einstein¹, es decir, no trataba por igual espacio y tiempo, y no incorporaba la energía en reposo (el famoso E=mc²). Además de eso no explicaba el espín, una propiedad fundamental de las partículas sin equivalencia clásica, pero que separa la naturaleza en dos familias totalmente distintas: bosones (como el fotón, de espín entero) y fermiones (como el electrón, de espín semientero). Para los que no sois físicos el espín os resultará una tontería pero debéis saber que es tan importante que las fuerzas de la naturaleza se transmiten sólo por bosones, mientras que las partículas más elementales están formadas sólo por fermiones.
La Ecuación
siendo m la masa en reposo del electrón, c la velocidad de la luz p el operador de momento, ℏ la constante reducida de Planck, x y t las coordenadas del Espacio y el Tiempo, respectivamente; y ψ (x, t) una función de onda de cuatro componentes. La función de onda ha de ser formulada como un espinor (objeto matemático similar a un vector que cambia de signo con una rotación de 2π descubierto por Pauli y Dirac) de cuatro componentes, y no como un simple escalar, debido a los requerimientos de la relatividad especial. Los α son operadores lineales que gobiernan la función de onda, escritos como una matriz y son matrices de 4×4 conocidas como matrices de Dirac. Hay más de una forma de escoger un conjunto de matrices de Dirac; un criterio práctico es:
La ecuación de Dirac es una ecuación de ondas relativista de la mecánica cuántica formulada por Paul Dirac en 1928. Da una descripción de las partículas elementales con masa de espín 1/2 como el electrón, y es consistente con los principios de la mecánica cuántica y de la teoría de la relatividad especial, explicando de forma natural la existencia del espín y de las antipartículas. Sin embargo, es sólo una aproximación a la electro dinámica cuántica que describe la interacción de partículas cargadas mediante interacciones eléctricas.
La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo predice que las funciones de onda pueden tener la forma de ondas estacionarias, denominados estados estacionarios (también llamados “orbitales”, como en los orbitales atómicos o los orbitales moleculares).
La función de onda de Schrödinger es un constructo matemático, que no representa una realidad física, asociada a una partícula libre, de energía y momento , que se mueve con velocidad , el cual, multiplicada con su conjugada, nos da la función de probabilidad de encontrar una partícula en determinado punto del espacio tiempo.
Schrödinger sugirió que el movimiento de los electrones en el átomo correspondía a la dualidad onda-partícula y, en consecuencia, los electrones podían moverse alrededor del núcleo como ondas estacionarias.
La función de onda en la mecánica cuántica se puede considerar como una representación del estado de movimiento discontinuo aleatorio de las partículas, y en un nivel más profundo, puede representar la propiedad disposicional de las partículas que determina su movimiento discontinuo aleatorio.
Ahora tendríamos que hablar algo de la mecánica cuántica y, en ese ámbito, las reglas de la mecánica cuántica funcionan tan bien que resultaría realmente difícil refutarlas. Acordaos de los trucos ingeniosos descubiertos por Werner Heisenberg, Paul Dirac, o, Schrödinger que vinieron a mejorar y completar las reglas generales. Sin embargo, algunos de aquellos pioneros (Einstein y el mismo Schrödinger), sin embargo, presentaron serias objeciones a dicha interpretación de la naturaleza de lo muy pequeño.

Resuelta la ecuación, con ayuda de Weyl, Schrödinger obtuvo el espectro del átomo de hidrógeno, partes discreta y continua, para lo que añadió la condición
a largas distancias.
Esta cosita tan pequeñita, el electrón, es inversamente proporcional en importancia para que el mundo, la Naturaleza, y, nuestro Universo sea como es. Se ha conseguido fotografiar a un electrón. Poder filmar y fotografiar un electrón no es fácil por dos razones: primero, gira alrededor del núcleo atómico cada 0,000000000000000140 segundos , y, porque para fotografiar un electrón es necesario bombardearlo con partículas de luz (y cualquier que haya intentado sacarle una foto a un electrón sabe que hay que hacerlo sin flash). La imagen de la izquierda es el resultado.
El electrón fue descubierto en 1.897 por el físico británico Joseph John Thomson (1.856 – 1940). El problema de la estructura (si la hay) del electrón no está resuelto. Si el electrón se considera como una carga puntual, su autoenergía es infinita y surgen dificultades en la ecuación conocida como de Lorentz–Dirac.
Muchas veces hemos hablado del electrón que rodea el núcleo, de su carga eléctrica negativa que complementa la positiva de los protones y hace estable al átomo; tiene una masa de solamente 1/1.836 de la del núcleo más ligero, el del hidrógeno que está formado por un solo protón. La importancia del electrón es vital en el universo.

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Pero busquemos los “cuantos”. La física del siglo XX empezó exactamente en el año 1900, cuando el físico alemán Max Planck propuso una posible solución a un problema que había estado intrigando a los físicos durante años. Es el problema de la luz que emiten los cuerpos calentados a una cierta temperatura, y también la radiación infrarroja emitida, con menor intensidad, por los objetos más fríos (radiación de cuerpo negro).
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Estaba bien aceptado entonces que esta radiación tenía un origen electromagnético y que se conocían las leyes de la naturaleza que regían estas ondas electromagnéticas. También se conocían las leyes para el frío y el calor, la así llamada “termodinámica”, o al menos eso parecía. Pero si utilizamos las leyes de la termodinámica para calcular la intensidad de una radiación, el resultado no tiene ningún sentido. Los cálculos nos dicen que se emitiría una cantidad infinita de radiación en el ultravioleta más lejano y, desde luego, esto no es lo que sucede. Lo que se observa es que la intensidad de la radiación muestra un pico a una cierta longitud de onda característica, y que la intensidad disminuye tanto para longitudes mayores como para menores. Esta longitud de onda característica es inversamente proporcional a la temperatura absoluta de objeto radiante (la temperatura absoluta se define por una escala de temperatura que empieza a 273º bajo cero). Cuando a 1.000 ºC un objeto se pone al “rojo vivo”, el objeto está radiando en la zona de luz visible.

Lo que Planck propuso fue simplemente que la radiación sólo podía ser emitida en paquetes de un tamaño dado. La cantidad de energía de uno de esos paquetes, o cuantos, es inversamente proporcional a la longitud de onda, y por tanto, proporcional a la frecuencia de radiación emitida. La fórmula es E = hν, donde E es la energía del paquete, ν es la frecuencia y h es una nueva constante fundamental de la naturaleza, la constante de Planck. Cuando Planck calculó la intensidad de la radiación térmica imponiendo esta nueva condición, el resultado coincidió perfectamente con las observaciones.

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Poco tiempo después, en 1905, Einstein formuló esta teoría de una manera mucho más tajante: él sugirió que los objetos calientes no son los únicos que emiten radiación en paquetes de energía, sino que toda la radiación consiste en múltiplos del paquete de energía de Planck. El príncipe francés Louis-Victor de Broglie, dándole otra vuelta a la teoría, propuso que no sólo cualquier cosa que oscila tiene energía, sino que cualquier cosa con energía se debe comportar como una “onda” que se extiende en una cierta región del espacio, y que la frecuencia ν de la oscilación verifica la ecuación de Planck. Por lo tanto, los cuantos asociados con los rayos de luz deberían verse como una clase de partículas elementales: el fotón. Todas las demás clases de partículas llevan asociadas diferentes ondas oscilantes de campos de fuerza, pero esto lo veremos más adelante.

El Electrón como Onda y partícula
El curioso comportamiento de los electrones en el interior del átomo, descubierto y explicado por el famoso físico danés Niels Bohr, se pudo atribuir a las ondas de de Broglie. Poco después, en 1926, Edwin Schrödinger descubrió cómo escribir la teoría ondulatoria de de Broglie con ecuaciones matemáticas exactas. La precisión con la cual se podían realizar cálculos era asombrosa, y pronto quedó claro que el comportamiento de todos los objetos pequeños quedaba exactamente determinado por las recién descubiertas “ecuaciones de ondas cuánticas”.
Está bien comprobado que la mecánica cuántica funciona de maravilla…, pero, sin embargo, surge una pregunta muy formal: ¿qué significan realmente estas ecuaciones?, ¿qué es lo que están describiendo? Cuando Isaac Newton, allá en 1867 formuló cómo debían moverse los planetas alrededor del Sol, estaba claro para todo el mundo qué significaban sus ecuaciones: que los planetas estaban siempre en una posición bien definida des espacio y que sus posiciones y sus velocidades en un momento concreto determinan inequívocamente cómo evolucionarán las posiciones y las velocidades en el tiempo.
Pero para los electrones todo es diferente. Su comportamiento parece estar envuelto en misterio. Es como si pudieran “existir” en diferentes lugares simultáneamente, como si fueran una nube o una onda, y esto no es un efecto pequeño. Si se realizan experimentos con suficiente precisión, se puede determinar que el electrón parece capaz de moverse simultáneamente a lo largo de trayectorias muy separadas unas de otras.
¿Qué puede significar todo esto?

Superposición cuántica

La notable capacidad de un electrón de existir en dos lugares al mismo tiempo ha sido controlada en el material electrónico más comun el – silicio – por primera vez, siendo este un gran avance para la electrónica moderna y tiene un potencial enorme para el futuro y para la creación de la computadora cuántica.
Imagen: El movimiento de los electrones en el silicio. El electrón gira alrededor de una átomo de fósforo embebido en la estructura cristalina del silicio, que se muestra en plata. La distribución de densidad electrónica no perturbado, a partir de la ecuaciones de la mecánica cuántica del movimiento se muestra en amarillo. Un pulso de láser de electrones puede modificar el estado de manera que tiene la distribución de la densidad se muestra en verde. Nuestro pulso láser en primer lugar, que llegan desde la izquierda, pone el electrón en una superposición de ambos estados, que podemos controlar con un segundo impulso, también desde la izquierda, para dar un pulso que se detecte que, saliendo a la derecha. Las características de este “eco” del pulso nos hablan de la superposición que hemos hecho.
Cuando podamos dominar el “universo” de lo muy pequeño… ¡Nuestro Universo será otro para nosotros!

Las leyes de la mecánica cuántica han sido establecidas con mucha precisión; permite cómo calcular cualquier cosa que queramos saber. Pero si queremos “interpretar” el resultado, nos encontramos con una curiosa incertidumbre fundamental: que varias propiedades de las partículas pequeñas no pueden estar bien definidas de manera simultánea. Por ejemplo, podemos determinar la velocidad de una partícula con mucha precisión, pero entonces no sabremos exactamente dónde se encuentra; o a la inversa, podemos determinar la posición con precisión, pero entonces su velocidad queda mal definida. Si una partícula tiene espín (rotación alrededor de su eje), la dirección alrededor de la cual está rotando (la orientación del eje) no puede ser definida con gran precisión.
No es fácil explicar de forma sencilla de dónde viene esta incertidumbre, pero existen ejemplos en la vida cotidiana que tienen algo parecido. La altura de un tono y la duración en el tiempo durante el cual oímos el tono tienen una incertidumbre mutua similar. Para afinar un instrumento musical se debe escuchar una nota durante un cierto intervalo de tiempo y compararla, por ejemplo, con un diapasón que debe vibrar también durante un tiempo. Notas muy breves no tienen bien definido el tono.

Sí, la música influye en el cerebro
Para que las reglas de la mecánica cuántica funcionen, es necesario que todos los fenómenos naturales en el mundo de las cosas pequeñas estén regidos por las mismas reglas. Esto incluye a los virus, bacterias e incluso a las personas. Sin embargo, cuando más grande y más pesado es un objeto, más difícil es observar las desviaciones de las leyes del movimiento “clásicas” debidas a la mecánica cuántica. Me gustaría referirme a esta exigencia tan importante y tan peculiar de la teoría con la palabra “holismo”. Esto no es exactamente lo mismo que entienden algunos filósofos por holismo, y que podría definir como “el todo es más que la suma de sus partes”. Si la física nos ha enseñado algo es justo lo contrario. Un objeto compuesto de un gran número de partículas puede ser entendido exactamente si se conocen las propiedades de sus partes (partículas); basta que sepamos sumar correctamente (¡y esto no es nada fácil en mecánica cuántica!). Lo que entiendo por holismo es que, efectivamente, el todo es la suma de las partes, pero sólo se puede hacer la suma si todas las partes obedecen a las mismas leyes. Por ejemplo, la constante de Planck, h, que es igual a 6’626075… × 10-34 Julios segundo, debe ser exactamente la misma para cualquier objeto en cualquier sitio, es decir, debe ser una constante universal.

Aunque la semilla la puso Planck en 1900, fue a partir de 1930 cuando la mecánica cuántica se aplicó con mucho éxito a problemas relacionados con núcleos atómicos, moléculas y materia en estado sólido. La mecánica cuántica hizo posible comprender un extenso conjunto de datos, de otra manera enigmáticos. Sus predicciones han sido de una exactitud notable. Ejemplo de esto último es la increíble precisión de diecisiete cifras significativas del momento magnético del electrón calculadas por la EDC (Electrodinámica Cuántica) comparadas con el experimento.
Si viajamos hacia lo muy pequeño tendremos que ir más allá de los átomos, que son objetos voluminosos y frágiles comparados con lo que nos ocupará a continuación: el núcleo atómico y lo que allí se encuentra. Los electrones, que ahora vemos “a gran distancia” dando vueltas alrededor del núcleo, son muy pequeños y extremadamente robustos. El núcleo está constituido por dos especies de bloques: protones y neutrones. El protón (del griego πρώτος, primero) debe su nombre al hecho de que el núcleo atómico más sencillo, que es el hidrógeno, está formado por un solo protón. Tiene una unidad de carga positiva. El neutrón recuerda al protón como si fuera su hermano gemelo: su masa es prácticamente la misma, su espín es el mismo, pero en el neutrón, como su propio nombre da a entender, no hay carga eléctrica; es neutro.
La masa de estas partículas se expresa en una unidad llamada mega-electrón-voltio o MeV, para abreviar. Un MeV, que equivale a 106 electrón-voltios, es la cantidad de energía de movimiento que adquiere una partícula con una unidad de carga (tal como un electrón o un protón) cuando atraviesa una diferencia de potencial de 106 (1.000.000) voltios. Como esta energía se transforma en masa, el MeV es una unidad útil de masa para las partículas elementales.

Sí, las reglas de la mecánica cuántica son extrañas y misteriosas, pero… ¿Las vamos entendiendo?
Las reglas de la mecánica cuántica funcionan tan bien que refutarlas resulta realmente difícil. Los trucos ingeniosos descubiertos por Werner Heisemberg, Paul Dirac y muchos otros mejoraron y completaron las reglas generales. Pero Einstein y otros pioneros como Erwin Schrödinger siempre presentaron serias objeciones a esta interpretación. Quizá funcione bien, pero ¿dónde está exactamente el electrón?, ¿en el punto x o en el punto y? En pocas palabras, ¿dónde está en realidad?, y ¿cuál es la realidad que hay detrás de nuestras fórmulas? Si tenemos que creer a Bohr, no tiene sentido buscar tal realidad. Las reglas de la mecánica cuántica, por sí mismas, y las observaciones realizadas con detectores son las únicas realidades de las que podemos hablar.
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Hablar de Mecánica Cuántica es como hacerlo de la Quinta (la Cuarta es el Tiempo) Dimensión
La mecánica cuántica puede ser definida o resumida así: en principio, con las leyes de la naturaleza que conocemos ahora se puede predecir el resultado de cualquier experimento, en el sentido que la predicción consiste en dos factores: el primer factor es un cálculo definido con exactitud del efecto de las fuerzas y estructuras, tan riguroso como las leyes de Isaac Newton para el movimiento de los planetas en el Sistema Solar; el segundo factor es una arbitrariedad estadística e incontrolable definida matemáticamente de forma estricta. Las partículas seguirán una distribución de probabilidades dadas, primero de una forma y luego de otra. Las probabilidades se pueden calcular utilizando la ecuación de Schrödinger de función de onda (Ψ) que, con muchas probabilidades nos indicará el lugar probable donde se encuentra una partícula en un momento dado.

¿Ganaré algún día esa lotería que me quite de trabajar por necesidad?
Muchos estiman que esta teoría de las probabilidades desaparecerá cuando se consiga la teoría que explique, de forma completa, todas las fuerzas; la buscada teoría del todo, lo que implica que nuestra descripción actual incluye variables y fuerzas que (aún) no conocemos o no entendemos. Esta interpretación se conoce como hipótesis de las variables ocultas.


Por primera vez, se observa la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen en un sistema de muchas partículas
Albert Einstein, Nathan Rosen y Boris Podolski idearon un “Gedankenexperiment”, un experimento hipotético, realizado sobre el papel, para el cual la mecánica cuántica predecía como resultado algo que es imposible de reproducir en ninguna teoría razonable de variables ocultas. Más tarde, el físico irlandés John Stewar Bell consiguió convertir este resultado en un teorema matemático; el teorema de imposibilidad.

Bueno, a todo esto, una cosa sí que nos queda clara, como la posibilidad asombrosa de nuestras Mentes a germinar ideas que salen bulliciosas al mundo. No todas llegan a su destino. Sin embargo, las que lo hacen, marcan un hito y nos señalan el camino a seguir en ese largo viaje (en realidad interminable -nunca podremos saberlo todo sobre todas las cosas-), a la búsqueda del saber del Mundo y del Universo en fin.
Emilio Silvera Vázquez
Dic
18
La Belleza se presenta de muchas maneras
por Emilio Silvera ~
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Dic
18
Sorprendente
por Emilio Silvera ~
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Mix – Diana Navarro – Sola (Salamanca 05)
De vez en cuando hay que apartarse del mundanal ruido y oír voces de ángeles que, como si de un instrumento se tratara, te eleve el Alma y te sientas tan triste como la historia que nos cuenta.
Dic
17
Runores del saber del mundo
por Emilio Silvera ~
Clasificado en Rumores del Saber ~
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Hubo un tiempo en el que el mundo, llevado por las religiones, dejaron de lado los conocimientos adquiridos y producidos por los antiguos griegos y, la sabiduría del mundo se estaba perdiendo. El encargado de traducir aquellas obras al árabe fue Muhammad ibn-Ibrahim al-Fazari, en cuyo trabajo se basó en buena medida el famoso astrónomo musulmán Al-khwarizmi.
Murió: hacia el 850 en Bagdad (hoy Irak)

Galeno

Euclides
Platón

Aristóteles
Los árabes no se interesaron especialmente por la poesía, el teatro y las historias griegas. Tenían sus propias tradiciones literarias y sentían que éstas eran más que suficientes. No obstante, la situación era muy diferente en el caso de la medicina de Galeno, las matemáticas de Euclides y Ptolomeo, y la filosofía de Platón y Aristóteles.


El principal, o por lo menos el primer pensador musulmán que concibió un cuadro general de las ciencias fue al-Farabi (sobre 950), cuyo catálogo Ihsa al-ulum, conocido en latín como De Scentiis, organizó las diferente disciplinas y saberes de la siguiente forma:
- ciencias lingüísticas.
- lógica.
- matemáticas (incluía la música).
- astronomía y la óptica.
- física.
- Metafísica,
- política.
- jurisprudencia, y
- teología.
Ibn Sina o Avicena
Posteriormente, Ibn Sina dividiría las ciencias racionales en especulativas (que buscan la verdad) y prácticas (que buscan el bienestar). Ibn Sina o Avicena (por su nombre latinizado) es el nombre por el que se conoce en la tradición occidental a Abū ‘Alī al-Husayn ibn ‘Abd Allāh ibn Sīnā, fue un médico, filósofo, científico y polímata persa. Escribió cerca de trescientos libros sobre diferentes temas, predominantemente de filosofía y medicina.
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Uno de sus textos más famosos es Al Qanun, canon de medicina también conocido como Canon de Avicena, es una enciclopedia médica de 14 volúmenes escrita alrededor del año 1020.
Sus textos más famosos son El libro de la curación y El canon de medicina, también conocido como Canon de Avicena. Sus discípulos le llamaban Cheikh el-Raïs, es decir ‘príncipe de los sabios’, o el más grande de los médicos, el Maestro por excelencia, o en fin el tercer Maestro (después de Aristóteles y Al-Farabi). La Civilización Islámica fue muy importante para la historia del libro. A lo largo de sus conquistas entraron en contacto con diferentes pueblos y, de todos, aprendieron y quisieron conservar su sabiduría.
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Aquel Imperio abarcó mucho territorio y en todos, dejaron la huella de su paso
En las principales ciudades islámicas se crearon bibliotecas y centros de estudio, basado en su mayoría en el modelo griego que los árabes habían descubierto tras conquistar Alejandría y Antioquia. La más famosa de estas instituciones fue la Casa de la Sabiduría (Batí al-Hikma) fundada por al-Ma’mun en el año 833. Fueron innumerables las traducciones que allí se realizaron como la Física de los Griegos y los siete libros de anatomía de Galeno, o las obras de Platón, Hipócrates y otros como Euclides, Arquímedes, Ptolomeo (entre ellas el Almagesto) y Apolunio. Gracias a estos trabajos conocemos hoy un mayor número de obras griegas, ya que, desgraciadamente, con la barbaridad cometida al incendiar la biblioteca de Alejandría, perdimos un enorme tesoro de la Humanidad.


Thabit ibn Qurra
Por aquellos tiempos, ya gente como Ibn Qurra e Ibn Ishaq, midieron y calcularon para concluir que la Tierra era redonda. Fue un matemático árabe que ejerció como médico, astrónomo, y traductor de la Edad de Oro Islámica, que vivía en Bagdad, en la segunda mitad del siglo IX, durante la época de califato abasí. Ibn Qurra hizo descubrimientos importantes en el álgebra, la geometría y la astronomía. En astronomía, Thabit es considerado uno de los primeros reformadores del sistema de Ptolomeo, y fue el que hizo la mejhor demostración del Teorema de Pitágoras. En la mecánica fue fundador de la estática.
En aquellos tiempos la situación en filosofía y literatura, áreas en las que el éxito de cristianos y paganos subrayaba lo abierta que era Bagdad, tampoco era diferente al movimiento de los demás disciplinas.

Abú Bishr Matta bin Yunus, un colega cercano del famoso al-Farabi y quien intentó reconciliar Aristóteles y el Corán, era cristiano y estudió en Bagdad. Uno de los poetas más importantes del siglo VII y comienzos del siglo VIII también era cristiano, Ghiyath ibn aL-salt, de cerca de al-Hirab, sobre el Éufrates, quien incluso fue llevado a la Meca por su califa. Aunque fue nombrado poeta de la Corte, se negó a convertirse, a renunciar a su adicción al vino y a llevar su cruz.

No es ningún secreto que la obra más famosa de la denominada literatura árabe, Alf Laylah wa-Laylah (Las mil y una noches), era en realidad una antigua obra persa. Hazar Afsana ( un millar de cuentos), que contenía distintos relatos, muchos de los cuales eran de origen Indio.
Con el paso del tiempo, se hicieron adiciones a esta obra, no sólo a partir de fuentes árabes, sino también griegas, hebreas, turcas y egipcias. La obra que hemos leído (casi) todos, en realidad, es un compendio de historias y cuentos de distintas nacionalidades, aunque la ambientación que conocemos, es totalmente árabe.


Además de instituciones de carácter académico como la Casa de la Sabiduría, el Islam desarrolló los hospitales tal como los conocemos hoy en nuestros días. El primero y más elaborado, fue construido en el siglo VIII bajo aL-Rashid (el Califa de Las Mil y una noches), ero la idea se difundió con rapidez. Los hospitales musulmanes de la Edad Media que existían en Bagdad, El Cairo o Damasco, por ejemplo, eran bastante complejos para la época. Tenían salas separadas para hombres y mujeres, salas especiales dedicadas a las enfermedades internas, los desordenes oftálmicos, los padecimientos ortopédicos, las enfermedades mentales y contaban con casa de aislamiento para casos contagiosos.
El Islam, en este campo, también estaba muy avanzado, e incluso tenían clínicas y dispensarios ambulantes y hospitales militares para los ejércitos. Allí, en aquel ambiente sanitario, surgió la idea de farmacia o apotema, donde los farmaceutas, tenían que aprobar un examen, antes de preparar y recetar medicamentos.
La obra de Ibn al-Baytar Al-Jami’fi al-Tibb (Colección de dietas y medicamentos simples) tenía más de un millar de entradas basadas en plantas que el autor había recopilado alrededor de la costa mediterránea. La noción de sanidad pública también se debe a los árabes que, visitaban las prisiones para detectar y evitar enfermedades contagiosas.

Grandes médicos islámicos como Al-Razi, conocido en occidente por su nombre latino, Rhazes, nació en la ciudad persa de Rayy y en su juventud fue alquimista, después de lo cual se convirtió en erudito en distintas materias. Escribió cerca de doscientos libros, y aunque la mitad de su obra está centrada en la medicina, también se ocupó de temas teológicos, matemáticos y astronómicos. ¡Todo un personaje! Fue el primer médico Jefe del gran hospital de Bagdad. Se dice que para elegir el sitio de ubicación del hospital, primero colgó tiras de carne en distintos lugares de la ciudad, y, finalmente eligió aquel donde la carne era menos putrefacta.

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La gran obra de al-Razi fue el AL-Hawi (El libro exhaustivo), una enciclopedia de veintitrés volúmenes de conocimientos médicos griegos, árabes, preislámicos, indios e incluso chinos.
El otro gran médico musulmán fue Ibn Sina, a quien conocemos mejor por su nombre latinizado, Avicena. Al igual que al-Razi, Avicena escribio doscientos libros, destacando la obra más famosa AL-Qanun (El canon) muy documentado e importante tratado.
Alejandría, en el año 641, había caído en manos de los musulmanes que, durante muchos años había sido la ciudad capital-mundial de los estudios matemáticos, médicos y filósofos, y allí los musulmanes encontraron una ingente cantidad de libros y manuscritos griegos sobre estos temas. Posteriormente, entre el profesorado de la Casa de la Sabiduría encontramos a un astrónomo y matemático cuyo nombre, como el de Euclides, se convertiría en palabra de uso cotidiano en todo el mundo culto: Muhammad ibn-Musa aL-khwarizmi.

La fama de Al-khwarizmi descansa en dos libros, uno muchísimo más original que el otro. El volumen menos original se basa en el Sindhind, que es el nombre árabe del Brahmaghuta Siddhanta, el tratado de Brahmagupta que había llegado hasta la corte de Al-Mansur y en el que se describen varios problemas aritméticos así como los numerales indios. El trabajo de AL-khwarizmi se conoce hoy en una única copia, una traducción latina de un original árabe actualmente perdido.
El título latino de esta obra es de numero indorum (sobre el arte de contar indio), este trabajo es el responsable de la falsa impresión de que nuestro sistema numérico es de origen árabe.
AL-khwarizmi no afirmó ser original en aquel sentido, sin embargo, la nueva notación terminaría siendo conocida como la de al-khwarizmi o, de forma corrupta, algorismi, lo que al final daría lugar a la palabra “algoritmo”, que define una forma particular de calculo.
Pero Al-khwarizmi también es conocido como el “padre del álgebra” y, ciertamente, su Hisab aL-jabr wa’L mugabalah contiene más de ochocientos ejemplos y, se cree que tiene su origen en complejas leyes islámicas relativas a la herencia.

La forma en que evolucionaron los números:
En el al-jabr, aL-khwarizmi introduce la idea de representar una cantidad desconocida por un símbolo, como la x, y dedica seis capítulos a resolver los seis tipos de ecuaciones que conforman las tres clases de cantidades: raíces, cuadrados y números.
El al-jabr de al-khwarizmi ha sido considerado tradicionalmente como la primera obra de Algebra. Sin embargo, un manuscrito hallado en Turquía a finales del pasado siglo XX pone en duda tal mérito. Se titula Necesidades lógicas en las ecuaciones mixtas, el texto se ocupa más o menos de los mismos temas y resuelve algunas de las ecuaciones exactamente de la misma manera. Por tanto, parece que un manuscrito se basó en otro, aunque nadie sabe cuál fue el primero.

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En las ciencias químicas, la personalidad árabe más destacada fue Jabir ibn-Hayyan, conocido en Occidente como Geber, y quien vivió en aL-kufah en la segunda mitad del siglo VIII. Nacido en 721 en la provincia de Tus (hoy Irán) – y Fallecido en 815, en la provincia de Kufa (hoy Irak). Fue un alquimista que cambió todo el significado de la alquimia de origen árabe. Conocido también como Geber, forma latinizada de su nombre. Se le considera el máximo alquimista de origen Árabe, por haber sido el primero en haberla estudiado de forma científica. Su padre pertenecía a la tribu árabe Azd originaria de Yemen.
Como todos en la época, él también estaba obsesionado con la alquimia y, en particular, por la posibilidad de convertir los metales en oro (algo que Jabir pensaba podía conseguir mediante una misteriosa sustancia aún no descubierta, a la que llamó, el aliksir, de donde proviene la palabra “elixir”). Los alquimistas también creían que su disciplina era la “ciencia del equilibrio” y que era posible producir metales preciosos mediante la observación (y mejoramiento) de los métodos de la naturaleza mediante la experimentación y, es legitimo considerar a Jabir uno de los fundadores de la química.

Paralelamente a esto, al-Razi ofreció una clasificación sistemática de los productos de la naturaleza. Dividió las sustancias minerales en espíritus (mercurio, sal amoníaco), sustancias (oro, cobre, hierro), piedras (hermatites, óxido de hierro, vidrio, malaquita), vitriolos (alumbre), Góraxes y sales. A estas sustancias “naturales” añadió las “artificiales”: el cardenillo, el cinabrio, la soda cáustica, las aleaciones. AL-Razi también creía en lo que podríamos denominar investigación de laboratorio y desempeñó un importante papel en la separación de la química propiamente dicha de la alquimia.
Así como el mundo creado por Dios era perfecto y el “arte” sólo podía aspirar a ser “ornamento”, una forma de adornar la creación original a ser “ornamento”, una forma de adornar la creación original de Dios, la filosofía, falsafah, era un conocimiento de ese mundo restringido por la propia capacidad del hombre para entenderlo por sí mismo. Dicho de otra manera, la falsafah era, inevitablemente y por definición, un saber limitado:
“La revelación siempre sería superior a la razón”.

Al igual que ocurrió con la ciencia, la filosofía árabe era básicamente la filosofía griega, modificada por ideas indias y orientales y expresada en lengua árabe. A Los bukuma, los sabios, que practicaban la falsafah, se oponían los mutakallim, los teólogos que practicaban la kalam, teología.
Distintos nombres, distintos lugares y épocas diferentes que, en definitiva, siempre nos cuentan lo mismo: la lucha de la Humanidad por conquistar los conocimientos y los hombres que lo hicieron posible que, no siempre, recorrieron un camino de rosas para conseguirlo (Galileo es un buen ejemplo).
La ciencia y la filosofía islámica fueron con frecuencia obra de sirios, persas y judíos. Sin embargo, su teología, incluida la ley canónica, fue principalmente obra árabe, lo que no quita que se inspiraron en otras foráneas como impulsó el mismo Mahoma con su famoso dicho: “busca la sabiduría aunque esté en China”. Lo que llevó a innumerables estudiosos musulmanes a emprender largos viajes a la búsqueda de conocimiento, de tal manera se consideraban estos intrépidos buscadores del saber que, quien perdía la vida en el empeño era considerado mártir.

No creo que sea este el sitio ni el momento de ocuparnos del Corán y de Alá. El estudio del Corán dominaba la enseñanza en las escuelas del antiguo mundo musulmán y, el núcleo curricular, como lo denominaríamos hoy, consistía en la memorización del Corán y de los hadith, junto con el aprendizaje de la escritura y las matemáticas. Es una lástima que ésta religión, llevada hasta sus más irracionales escenarios del entendimiento, sea la precursora de guerras y muerte de un pueblo que, al fin y al cabo, no deja de ser hijo, como todos los demás seres vivos civilizados del planeta, de la misma cosa, del mismo origen, de la propia Naturaleza, del Universo en fin.
El mundo islámico daría para mucho más, y muchos más son las personajes que podríamos nombrar aquí. Sin embargo, creo cumplido el objetivo y aquí lo dejo. Como decía el sabio:
“El Universo esta construido según un plan cuya profunda simetría está presente de algún modo en la estructura interna de nuestro intelecto”.


No quiero finalizar sin dejar constancia de que, los árabes, salvaron la cultura en la Edad Media, cuando la religión mandó destruir todos los libros de los grandes pensadores, y, ellos los salvaron transcribiendo aquellas obras de los griegos y de otros sabios. “Los musulmanes medievales de Damasco, Bagdad o Córdoba no salvaron la filosofía griega y la conservaron para dársela a Occidente e iniciar un renacimiento cultural.”
De vez en cuando, creo que es bueno mirar hacia el pasado, ver lo que pasó, tomar buena nota de ello, y, desechar los errores y repetir los aciertos, todo ello sin mirar de donde provienen, de qué pueblos nos llegan las enseñanzas.
Emilio Silvera Vázquez
Dic
16
Funcionamiento del átomo
por Emilio Silvera ~
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El universo es un enigma que ha cautivado a la humanidad desde sus albores. En el corazón de este enigma se halla una estructura diminuta, pero inmensamente poderosa: el átomo. Si alguna vez has mirado las estrellas, maravillándote de su brillo, has estado observando la obra de innumerables átomos cumpliendo su funcionalidad esencial. Y es que, entender el funcionamiento del átomo, es entender la alfombra que teje la realidad misma.

Los átomos se juntan para formar moléculas, estas hacen lo mismo y forman sustancia y estas cuerpos
Los Átomos: Los Bloques Constructores del Universo
Los átomos son las unidades básicas de la materia, constituyendo cada elemento del cosmos, desde las nebulosas distantes hasta el aire que respiramos. Su comportamiento dicta las propiedades de los elementos y, por extensión, el comportamiento de todo lo que podemos tocar, ver y sentir.
Núcleo Atómico: El Alma del Átomo

En el núcleo atómico se concentra la mayor parte del peso atómico, hogar de protones de carga positiva y neutrones neutrales. La cantidad de protones define el elemento químico al que pertenece el átomo, una característica esencial de su identidad.
Está formado fundamentalmente por protones y neutrones. Los protones tienen una carga positiva cuantitativamente igual a la del electrón (1,602 x 10-19 culombios). Los neutrones son eléctricamente neutros. A las partículas del núcleo se les llama nucleones.
Los nucleones están hechos de tripletes de Quarks. Los Quarks están allí (en las entrañas de los nucleones), confinados por la fuerza nuclear fuerte que, está intermediada por Bones llamados Gluones.
Electrones: El Velo que Rodea el Núcleo

Alrededor del núcleo se mueven los electrones, partículas cargadas negativamente que ocupan orbitales en distintos niveles de energía. La interacción entre electrones determina las relaciones entre átomos y la formación de moléculas.
Explorando la Complejidad del Mundo Atómico

Para comprender el funcionamiento del átomo, es crucial explorar distintos modelos que han intentado explicar su estructura y comportamiento a lo largo de los años. Desde los modelos iniciales de Dalton y Thomson hasta la moderna mecánica cuántica, la conceptualización del átomo ha evolucionado significativamente.
Modelo de Bohr: Orbitales y Niveles de Energía
![Modelo Atómico de Bohr [Introducción] - Parte 1](https://i.ytimg.com/vi/g62yjgXDjsg/hq720.jpg?sqp=-oaymwEhCK4FEIIDSFryq4qpAxMIARUAAAAAGAElAADIQj0AgKJD&rs=AOn4CLDpCeVCE8DQWDNcxucnTdiuFxxW4g)
El modelo de Bohr revolucionó la forma en que percibimos a los electrones, presentando la idea de que orbitan alrededor del núcleo en capas definidas de energía. Aunque simplificado, este modelo sentó las bases para los avances actuales en física atómica.
El Poder Interactivo de los Átomos

Los átomos no existen en un vacío; interactúan constantemente entre sí, formando enlaces que generan las sustancias del universo. Estas interacciones son fundamentales y varían de un elemento a otro, dependiendo de su configuración electrónica.
Enlaces Químicos: La Danza Magnética de la Materia

Los enlaces químicos pueden ser covalentes, iónicos o metálicos. La estabilidad química de un átomo radica en alcanzar una configuración electrónica ideal, a menudo compartiendo, ganando o perdiendo electrones para completar su último nivel de energía.
La Relevancia de los Isótopos en el Mundo Atómico

No todos los átomos de un elemento son idénticos. Los isótopos son variantes de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. Esto influye en la estabilidad del núcleo atómico y tiene aplicaciones cruciales en diversas áreas como la medicina y la arqueología.
Radiactividad: Un Fenómeno de la Naturaleza

Los isótopos inestables pueden emitir partículas y radiación, un proceso conocido como radiactividad. Este fenómeno natural puede convertir un elemento en otro y es tanto una herramienta poderosa como un peligro potencial.
Aplicaciones del Conocimiento Atómico

El entendimiento profundo del funcionamiento del átomo nos ha llevado a desarrollos extraordinarios en tecnología y ciencia. La energía nuclear, la medicina y la nanotecnología son solamente algunas áreas beneficiadas de esta comprensión atómica.
Energía Nuclear: Un Poder Descomunal
La fisión y fusión nuclear son procesos que liberan una cantidad colosal de energía. Mientras la fisión es la base de las plantas de energía nuclear actuales, la fusión, proceso que ocurre en las estrellas, sigue siendo el santo grial de una fuente de energía limpia y casi ilimitada.
Medicina Nuclear y Radiofarmacia

La radioactividad controlada se usa en la medicina para diagnósticos y tratamientos de precisión, cambiando vidas y mejorando resultados médicos significativamente.
Nanotecnología: Manipulando la Materia a Escala Atómica

La nanotecnología, que opera con la precisión del átomo, ha abierto un universo de posibilidades en materiales, electrónica y biotecnología, mostrando que el entendimiento del átomo es vital para la innovación futura.
Preguntas Frecuentes sobre el Funcionamiento del Átomo
¿Cómo se mantiene unido el átomo?
El átomo se mantiene unido gracias a la fuerza nuclear fuerte que actúa entre los protones y neutrones en el núcleo, así como a la atracción electromagnética entre el núcleo positivo y los electrones negativos.
¿Qué determina la reactividad de un átomo?
La reactividad de un átomo es determinada por su configuración electrónica, especialmente por los electrones de su último nivel de energía y la tendencia a llenar o vaciar ese nivel para lograr estabilidad.
¿Cómo afectan los isótopos a la estabilidad atómica?
Los isótopos con más o menos neutrones de lo normal pueden afectar la estabilidad del núcleo, resultando en átomos estables o radioactivos que pueden decaer y transformarse en elementos diferentes.
En resumen, el funcionamiento del átomo es un tema fascinante y complejo, esencial para comprender no solo la química y la física, sino también el tejido mismo de nuestra existencia. Sumergirse en el conocimiento atómico es abrir una puerta a las maravillas y misterios del cosmos que nos rodea.
Artículo actualizado el domingo, 25 de febrero de 2024

















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