La matemática y las relaciones espaciales en consecuencia a la explicación del origen (página 2)

Remontémonos cuando Platón formuló su teoría de las ideas. Ésta explicaba la realidad diciendo que lo que nosotros percibíamos eran sombras, producto de moldes o figuras ideales que existían detrás de todo lo que veíamos a nuestro alrededor. Ya en ese entonces existía curiosidad por conocer el mundo de las ideas que habitaba detrás del mundo de los sentidos que era el que nosotros percibíamos. El conocimiento del mundo de los sentidos era imperfecto porque era conseguido a través de éstos los cuales eran engañosos y distintos para cada individuo. Por lo que la consecución de conocimientos ciertos solo podía obtenerse en el del mundo de las ideas, mediante la utilización de la razón.

Los griegos pensaban que este conocimiento seguro lo proporcionaban las matemáticas, porque según ellos, las relaciones matemáticas jamás cambiaban. Incluso para poder aprender de filosofía había que saber antes matemáticas, esto se deduce del cartel fijado en la entrada del centro intelectual de esa época, la prestigiosa Academia de Platón, el cual decía "Nadie ingrese aquí si ignora la geometría".

Es precisamente a partir de esta rama de la matemática, cuando Euclides formula los principios de su geometría en el libro Los Elementos, que se comienza a pensar que se había encontrado la verdad absoluta de la creación, las leyes que Dios había inventado para que gobernaran la naturaleza. Transformándose este descubrimiento en una de las piedras angulares del pensamiento humano desde los primeros griegos hasta el siglo XIX.

Teoremas ciertos sobre líneas y triángulos, círculos y cuadrados, se seguían con lógica impecable a partir de hipótesis claramente establecidas llamadas axiomas.

Euclides extrajo sus ideas sobre las verdades geométricas dibujando figuras en la arena y examinando las relaciones entre longitudes, ángulos y formas. Las "verdades" autoevidentes de lo que veía ante sí en el suelo las idealizó en postulados que iban sostener sus razonamientos sobre lo que en el futuro podría dibujar en la arena. La característica más singular de la geometría euclideana es el V postulado, el que dice que las líneas paralelas nunca se encuentran. Esta verdad parece evidente. Todos los intentos realizados a lo largo de los siglos para derivarla como consecuencia de las otras hipótesis básicas aceptadas por Euclides han fracasado.

La geometría original de Euclides tuvo sutiles influencias sobre otras áreas del pensamiento humano. Sirvió de base a toda la composición arquitectónica y artística, a toda la navegación y la astronomía. En el campo de la ciencia subyace en los pilares de la obra de Newton sobre el movimiento y la gravitación. Sus famosos Principia, que aparecieron hace trescientos años, se presentan a un observador cualquiera como un gran tratado de geometría, ya que Newton era un maestro en la aplicación de la geometría a la descripción de la naturaleza. Tal maestría era el sello de un matemático del siglo XVII y XVIII. Había modelos newtonianos de gobierno y de comportamiento humano que apelaban a la certeza de sus matemáticas. Había argumentos de la existencia de Dios basados en la certeza matemática de las leyes geométricas de la naturaleza que Newton había revelado. La geometría proporcionaba a sus estudiosos un sistema de pensamiento que era absolutamente cierto porque empleaba razonamientos lógicos perfectos a partir de premisas que eran enunciados acerca de cómo se veía el mundo.

Puede discernirse el estatus especial que tenía esta geometría a través del tratamiento que le dio Kant en su sistema filosófico durante el siglo XVIII. Su sistema de pensamiento estaba unido a la inevitabilidad de la geometría euclideana. Él la daba como un ejemplo de un conocimiento sintético a priori, es decir, algo que es necesariamente verdadero. Para Kant, esta necesidad emanaba de la naturaleza de los modos humanos de pensamiento. La forma en que estaba construido el cerebro humano aseguraba que debemos encontrar que las verdades de la geometría se cumplen.

El descubrimiento de que la geometría euclidiana no era una verdad única inevitable y absoluta sobre el mundo llegó como una conmoción. Su impacto fue irreversible y de largo alcance. Socavó las ideas absolutas sobre el conocimiento humano en un vasto espectro del pensamiento humano. Aunque los matemáticos se resistieron durante mucho tiempo a su muerte, quienes trataban de derrocar las certezas euclideanas tradicionales se apegaron a ello como una señal de que el relativismo era una regla.

Lovachevski, Gauss y Bolyai se dieron cuenta, en una complicada y disputada secuencia de acontecimientos, de que la geometría euclideana era una de entre muchas posibilidades. Sobre cualquier superficie curva, por ejemplo la superficie de une esfera, uno puede establecer postulados y reglas de razonamientos análogos a los de Euclides. Si las líneas rectas se siguen considerando el camino más corto entre dos puntos en una superficie, entonces puede dibujarse un triángulo en la superficie de una esfera, pero los tres ángulos interiores del triángulo ya no suman 180º. El famoso V postulado "de las paralelas" no es cierto en este tipo de superficies y no es uno de los postulados utilizados.

Finalmente, Bernhard Riemann mostró como sistematizar el estudio de todas las posibles geometrías dentro de una clase muy amplia (que incluye la geometría de Euclides como el caso más simple) en términos de los cambios que se hagan en el famoso teorema de Pitágoras respecto a las relaciones entre las longitudes de los lados de los triángulos rectángulos.

El descubrimiento de que la geometría euclidiana no era un único atributo divino del mundo hizo que se cuestionaran todo tipo de prejuicios y creencias similares a finales del siglo XIX, y una tendencia creciente hacia el relativismo cultural tomó impulso a través de la sintonía fortuita con otras ideas revolucionarias tales como la teoría de la evolución por selección natural de Charles Darwin y la hipótesis de la nebulosa de Simon de Laplace para explicar el origen del sistema solar a partir de una nube turbulenta de gas primordial. En todos estos ámbitos, lo real se había mostrado como solamente una entre muchas posibilidades. La revolución que tuvo lugar no fue, como muchas de las llamadas "revoluciones científicas", una que hubiera visto como la geometría no euclidiana reemplazaba a la geometría euclidiana como la descripción del mundo. La geometría euclidiana permaneció en un primer momento incuestionada como descripción del espacio en que vivimos; lo que cambió fue su estatus lógico no menos seguro que la del mundo de Euclides. Esta última podría ahora distinguirse solo por la afirmación de que era la geometría empleada en la naturaleza, pero no se podía dar ninguna razón por la que debería ser esta y no otra. El efecto sobre las propias matemáticas fue importante. La idea de axiomas se divorcio por primera vez de la realidad física y se abrieron las puertas para que las matemáticas se ramificasen en innumerables "mundos de papel" lógicos en su propia construcción. Había nacido la división entre matemáticas puras y aplicadas. O como dijo Einstein, que desde ahora existían geometrías prácticas, las que se basaban en observaciones experimentales de la realidad física, y las geometrías axiomáticas, las cuales solo cumplían su papel en el mundo bajo el cual habían sido concebidas. Las matemáticas no podían considerarse como una herramienta para describir el funcionamiento de las cosas o como un catálogo abierto de interconexiones lógicas. A su debido tiempo esto conduciría a ideas radicalmente nuevas acerca de la naturaleza de las propias matemáticas. Posteriormente, esta historia tuvo un espectacular desenlace en 1915 cuando Einstein basó su nueva teoría de la gravitación en la premisa de que nuestro espacio físico posee una geometría no euclidiana creada por la presencia de masa y energía en el universo.

Las geometrías no euclidianas ya no existían solamente como sistemas lógicos en hojas de papel, diferenciadas por la euclidiana solo por el hecho bruto de que Dios había escogido esta última en su arquitectura del universo. Las observaciones confirmaron las predicciones de la teoría del espacio no euclidiano de Einstein. El mundo real no era euclidiano después de todo. Las desviaciones de la geometría de Euclides son muy pequeñas, poco mayores que una parte en cien mil en la escala de nuestro sistema solar, pero su presencia fue innegablemente confirmada por la observación exactamente como Einstein había predicho.

Lógicas y Lógicas

Si la geometría de Euclides era una piedra angular del universo, ella misma estaba construida sobre esa piedra fundamental de la racionalidad que es la propia lógica. Desde la primera sistematización de la argumentación lógica hecha por Aristóteles en el siglo IV a.c., las leyes de la lógica se habían identificado con las leyes del pensamiento. Nunca se cuestionó esto, puesto que las leyes tradicionales que gobiernan la maquinaria de la deducción lógica que habían sido establecidas por Aristóteles son aparentemente indiscutibles. En primer lugar, está la ley de la identidad : todas las cosas son lo que son, es decir, dada alguna entidad llamada A, se tiene que A es A: "un arado es un arado". En segundo lugar, está la ley de no contradicción: es decir, no pueden ser ciertos a la vez A y su negación no-A: "no se puede estar a la vez vivo y muerto". Finalmente, existe el "principio del tercio excluso": todo enunciado es o verdadero o no verdadero: se están leyendo estas palabras o no se están leyendo. De la misma forma que la geometría euclideana se había distinguido de las demás por la suposición de su exacta aplicabilidad a la realidad, también se daba por supuesto que estas reglas describían la forma del mundo.

Pero la metamorfosis de la geometría euclideana en uno entre muchos sistemas posibles de geometría, cada uno de ellos caracterizados por un conjunto particular de axiomas definitorios cuya validez requería solo la coherencia, iba en desmedro también del estatus de la lógica simple. Incluso si la experiencia seguía en efecto estas tres leyes de la lógica simple, esto no las dotaba de un estatus inviolables y especial a los ojos de los matemáticos. La lógica, como la geometría, iba a divorciarse de la realidad física: sería una compleja sucesión de juegos realizados con símbolos que creaban mundos de papel de derecho propio.

Las tres "leyes del pensamiento" fueron desafiadas por los lógicos que exploraban nuevos sistemas. Pero, sin duda, fue la tercera la que fue sometida a un examen más severo. Esta hipótesis hace de la lógica simple una lógica bivalente porque cada enunciado tiene dos posibles valores de verdad: verdadero o falso. Esta hipótesis está en la raíz de muchas de las más famosas demostraciones matemáticas creadas por los antiguos griegos. Garantiza la técnica de demostración por contradicción, o la reducción al absurdo, en la que uno supone que lo que trata de probar que es verdadero, es en realidad falso. El papel jugado por el tercer excluso es obviamente esencial. Sin él, este medio de demostración deja de ser válido.

A comienzos de los años veinte algunos lógicos como Jan Lukasiewicz,Emil Post y Alfred Tarski mostraron que podían existir lógicas no bivalentes perfectamente consistentes. Ellos no dieron por cierta la validez del tercio excluso, e inventaron lógicas trivalentes, habiendo incluso 3.072 posibles versiones de ellas, permitiendo que un enunciado fuera verdadero o falso o indefinido. Y, de hecho, podrían incluso inventarse lógicas en las que cualquier proposición pueda tomar uno cualquiera entre un infinito número de posibles valores de verdad. Según uno de los propios creadores de estas lógicas, esto demostraba que "la ley del tercio excluso no está escrita en los cielos".

La demostración de que tampoco había verdades necesarias sobre el universo acabó con los únicos candidatos plausibles de que disponían los filósofos y teólogos como ejemplos de verdades absolutas acerca del universo que nuestras mentes podían describir.

Los efectos psicológicos del reconocimiento de que se podría idear todo tipo de diferentes formas coherentes de razonamiento lógico fueron profundos y amplios. Tuvieron un efecto liberador en los pensadores que luchaban con problemas cuya solución parecía desafiar las formas tradicionales de argumentación.

Realidad Numérica

Una de las formas mediante las que hemos intentado crear una visión tan sencilla de la realidad consiste en representar los diversos aspectos de la misma en símbolos. Podemos escoger tan pocos símbolos como queramos y asociar solo los aspectos particulares de un fenómeno complejo con algún símbolo. De este modo, cosas muy diferentes pueden compararse directamente haciendo referencia a los diferentes símbolos que han sido empleados. Es necesaria una buena elección de símbolos, una elección inequívoca, y cuando esto se hace esto tenemos certeza y rigor donde antes teníamos duda y confusión.

A lo largo de los años diferentes civilizaciones humanas han llegado a apreciar la utilidad de los símbolos para representar cantidades. Los números, hicieron un largo aprendizaje durante el que no fueron utilizados para nada más excitante que el inventario de objetos o el registro de días y las estaciones, y el paso de las horas del día. Más tarde, en algunos pocos lugares, sucedió algo extraño. Se descubrió que estos símbolos tenían una vida propia que dictaban la forma en que debían ser manipulados. Y el modo en que eran utilizados hizo posible que se pudieran predecir nuevos hechos acerca del mundo. Hizo

posible el crecimiento de la ciencia tal como la conocemos. Hoy miramos hacia atrás y vemos la efectividad de los números como lenguaje simbólico de la naturaleza, "la analogía que nunca deja de ser válida", y comenzamos a preguntarnos ¿por qué el mundo es así y cual es este extraño lenguaje de las matemáticas que nos hace capaces de descifrar y predecir el funcionamiento de la naturaleza? ¿es simplemente un resumen, que nosotros inventamos, de lo que realmente ocurre, o es una parte de la realidad que nosotros descubrimos? Si es así, ¿dónde existe?. Ciertamente no en el mundo de espacio y tiempo en el que vivimos, porque éste es en si mismo describible por esas mismas matemáticas.

Según pensaba Platón y los pitagóricos, el universo estaba regido por ciertas pautas matemáticas básicas. La frase "Dios utiliza siempre procedimientos geométricos", se atribuye a Platón y como se dijo antes algo similar estaba sobre la puerta de su academia. Por deferencia al saber clásico, vale la pena explicar que estas citas son probablemente mitos: lo más parecido que se ha podido documentar aparece en el Gorgias, donde Platón dice que "la igualdad geométrica tiene una gran importancia entre los dioses y los hombres". La filosofía platónica, y aún más en el caso de los pitagóricos, vieron números y formas geométricas en todas partes, a menudo incluso cuando no existían. Hay mucho de numerología y misticismo en la visión platónica del mundo, veamos un ejemplo de esto tomado de La República:

Pero si tuviéramos que averiguar, inversamente, qué distancia hay del rey al tirano en el disfrute del verdadero placer, encontraríamos que el rey es setecientas veintinueve veces más feliz que el tirano, y, al mismo tiempo, que el tirano guarda esa misma proporción en su infelicidad.

Para el numerólogo, los números y sus símbolos no eran simplemente marcas sin vida en pergamino, eran realidades fundamentales, llenas de significado y de recuerdos del pasado. Para los medievales, los números extraían significados simbólicos de varias fuentes tradicionales. Estaban las diversas partes de la anatomía humana: dos brazos, cuatro extremidades, diez dedos y así sucesivamente…pero estaban también los números en las estrellas. Si podía adivinarse un número a partir de los movimientos o la estructura de los cielos , entonces se le atribuía una reverencia especial adecuada a la circunstancia de haber sido ordenado divinamente. En la raíz de estas creencias astrológicas estaba la búsqueda de la misteriosa conexión entre la marcha de los cielos y los asuntos humanos. La forma en que los números podrían actuar como medio a través del cual podían canalizarse semejantes conexiones entre lo local y lo cósmico puede verse en muchas situaciones. Los siete días de la semana son nombrados según los siete planetas entonces conocidos. Para los medievales, el profundo significado de tales ejemplos estaba garantizados por el reconocimiento de un número tras otro en las páginas de la Biblia. Entretejido con estas referencias bíblicas estaba el hilo numerológico que proporcionaba la tradición pitagórica del simbolismo numérico. Era un hilo que ligaba estrechamente a cualquiera que trataba de mirar el universo de nuevas maneras. Las matemáticas no eran sólo matemáticas. Igualar números significaba cosas extrañas para muchas personas. Aún sentimos algo extraño de esta poderosa tradición.

La astrología creó la opinión de que cantidades fijas, descritas por el mismo número, estaban relacionadas de alguna forma. Así, por ejemplo, existían conexiones entre el siete en los cielos y los sietes encontrados en las sagradas escrituras y el calendario. El giro ofrecido por la herencia pitagórica consistían en que ahora se podía adquirir un nuevo conocimiento manipulando estos números: sumándolos, restándolos, organizándolos en secuencias o pautas geométricas: Todas estas actividades requerían intérpretes con la capacidad de extraer los verdaderos significados de las cosas del mundo de las apariencias. La Iglesia se estaba acomodando a este vínculo entre misterios numéricos y números astrológicos, tratando de explotar los símbolos numéricos como un modo de demostrar la inspiración y profunda armonía de las escrituras. No estaba sola ni mucho menos en esta tarea. Las otras grandes religiones monoteístas tenían también sus aspectos numerológicos con similares orígenes y objetivos. Ninguna mención de un número en las Escrituras Sagradas se consideraba superflua. Su verdadero significado en el esquema cósmico de las cosas tenía que ser mediante el estudio de intrincados factores comunes. Y la jerarquía de oficios y ceremonias religiosas tenía su base en este esquema numérico. De este modo los números llegaron a poseer un aspecto que estaba dentro del alcance del cálculo humano aunque seguían teniendo otros que sólo podrían ser comprendidos por revelación divina. Cada usuario de los números añade su propio ingrediente subjetivo a la cuestión de su verdadero significado y su relación con los significados de otros aspectos de la realidad. Casi igual de peligroso era el prejuicio de que todo tenía que tener un aspecto numerológico. Como resultado de esto materias como la medicina, que tenían poca o ninguna necesidad de números para el diagnóstico, lo introdujeron como demostración de su importancia filosófica. Un divertido ejemplo de este enfoque es la famosa ocasión en que Leonhard Euler, el gran matemático suizo que fue en algún tiempo tutor de Catalina la Grande de Rusia durante el siglo XVIII, decidió engañar a los filósofos volterianos de la corte en una discusión sobre la existencia de Dios.

Pidiendo una pizarra escribió:

Luego Dios existe

Poco dispuestos a confesar si ignorancia de la fórmula, o incapaces de cuestionar su relevancia para el tema que trataban, sus oponentes aceptaron sus argumento con un gesto de profundo asentimiento con la cabeza

La lección que se extrae de este ejemplo de una parte de nuestro pasado es que hubo un tiempo en que todos los números y sus símbolos poseían significados profundos y polifacéticos. La combinación de números en ecuaciones o mediante otras operaciones lógicas producía nuevos significados que resonaban en los cielos. Es importante tener en cuenta este aspecto del pasado cuando llegamos a considerar uno de los intentos más recientes para explicar que son las matemáticas en un intento de colocarlas muy firmemente bajo el control de la mente humana.

Incluso hoy en día, el misticismo numerológico no se ha desvanecido por completo. El cristalógrafo Alan MacKay, en un artículo titulado "Pero ¿qué es simetría?", observaba:

Tenemos una vena pitagórica en nuestra cultura que siempre nos ha hecho ver

como aceptable la idea de que, en cierto modo, la figuras geométricas dotadas de simetría -en particular los cinco sólidos platónicos- están en la base de todas las cosas

Sin embargo, como explica MacKay en el mismo artículo, estos rasgos de misticismo católico perduran porque nos parecen útiles:

El discurso sobre las estructuras sólidas es imposible si no se es realmente capaz de hacer surgir de la memoria conceptos prefabricados, recorriendo uno a uno los distintos niveles, entre los cuales el más sencillo es, si se quiere, el de los sólidos platónicos. Las expresiones hechas, tales como "triancontaedro rómbico" o "paradiclorobenceno", poseen significados precisos. Si no sabemos lo necesario acerca de ellos, no podremos ni siquiera empezar a utilizar ese árbol de conceptos jerárquicamente estructurado que es la ciencia moderna.

Simetría

Siempre se ha considerado la simetría como un tipo de accidente en la geometría. En otros aspectos como la biología, la simetría forma parte de la evolución, tener dos ojos ubicados simétricamente es mucho menos costoso que tenerlos asimétricos, cuerpos como las estrellas de mar presentan una disposición de sus brazos que parecen tener más sentido estético, sin embargo hay razones que indican que la forma simétrica de la estrella de mar tiene sentido en cuanto a la recolección de sus alimentos de manera más simple y la forma más simple de disponer cinco puntos es la forma pentagonal, ya que es simplemente una repetición cinco veces una distancia.

Siguiendo lo que en ellos es una costumbre, los matemáticos se pusieron a darle vuelta de campana a todo y empezaron a considerar que la geometría, o más bien dicho, las geometrías, eran una consecuencia de la geometría.

Felix Klein, un matemático alemán, fue el que convirtió las simetrías en algo fundamental y a las geometrías en algo secundario. Como buen alemán, Klein quiso poner orden en el caos de la geometría. Sin embargo, en vez de ponerse a catalogar todas las posibilidades, introdujo un nuevo elemento en la estructura matemática. En 1872, en la Universidad de Erlangen, dio una clase magistral que ha pasado a la historia bajo el nombre de Programa de Erlangen. La esencia del programa de Klein consistía en afirmar que la geometría es teoría de grupos. Los grupos se forman a partir de las transformaciones que dejan invariables las nociones básicas de la geometría, pero esta relación se puede invertir, de forma que, según las palabras del alemán "las propiedades geométricas se caracterizan por su invariabilidad al ser sometidas a un grupo de transformaciones" cada tipo de geometría posee su propio grupo; sin embargo, dentro del marco de ese grupo, cada geometría se desarrolla siguiendo líneas análogas. La teoría de grupos proporciona ese terreno común que constituye la conexión entre las distintas geometrías.

Por ejemplo, en la geometría euclideana las nociones básicas son las distancias y los ángulos. Las transformaciones que conservan las distancias y los ángulos son precisamente los movimientos rígidos. La idea de Klein consiste en invertir este argumento: tomar el grupo de movimientos rígidos como objeto básico y, a partir de ahí, deducir la geometría. Así, un concepto geométrico que sea legítimo en la geometría euclideana es algo que permanece invariable después de aplicarle un movimiento rígido. Un concepto de este tipo es por ejemplo el triángulo rectángulo, sin embargo el concepto horizontal no lo es, porque las líneas rectas se pueden inclinar al aplicarles movimientos rígidos. La obsesión de Euclides por los triángulos semejantes como método de demostración se vuelve así transparente, ya que dos triángulos son semejantes cuando uno de ellos puede ser colocado sobre la parte superior del otro mediante un movimiento rígido.

En una de las variedades de geometrías no euclideanas, la geometría elíptica, las paralelas no existen en lo absoluto. En otra de las variedades, la geometría hiperbólica, las paralelas existen en ases infinitos. Cada tipo de geometría no euclideana tiene su propio grupo de movimientos rígidos: movimientos que conservan las distancias, según la particular idea de distancia que exista para esa geometría. Como ejemplo de estas geometrías se incluye una figura que muestra una litografía de Escher basada en la geometría hiperbólica. Aunque los ángeles y los demonios parecen encogerse a medida que se acercan al borde del círculo, esto es cierto solo según la típica noción euclideana de distancia. En la noción de distancia vigente en la geometría hiperbólica, todos los ángeles y todos los demonios son idénticos, formando una especie de embaldosado de plano hiperbólico. Es evidente que este plano tiene mucha simetría.

El punto de vista de Klein ejerció una gran influencia, no solo porque unificaba la amplia gama de geometrías, sino también porque los matemáticos de su época iban descubriendo que sus problemas se centraban cada vez más en torno a las transformaciones y los grupos. Henri Poincaré decía que "la teoría de los grupos es, en cierto modo, como si tomáramos las matemáticas en su conjunto y las despojáramos de su materia para dejarlas en reducidas en forma pura".

A partir de aquí el desarrollo de las teorías de grupo fue inmenso y tuvo muchos seguidores pero no es mi intención hablar de ellos, no porque no sean importantes, sin duda que lo son y mucho, pero quería concluir contando que pueden existir, como hemos visto, múltiples formas de geometría, y no es precisamente la euclideana la que se adapta mejor a la naturaleza, ni tampoco como se cree la única posible de imaginar en nuestras mentes, Einstein da un ejemplo fantástico de esto en el famoso ensayo citado al principio, donde dice al final del texto "Hoy, mi único objetivo ha sido demostrar que la facultad humana de visualización no está condenada a rendirse ante la geometría no euclideana".

Lo que debe tenerse en claro es que hay demasiadas interpretaciones de cómo es nuestro mundo, tantas como individuos si se quiere y si lo que pretendemos es buscar el consenso, este a mi juicio no llegará nunca, porque si así fuera llegaría un momento en el que encontraríamos la verdad absoluta y ahí no detendríamos, me parece mejor pensar, dado a que la historia nos ha enseñado que todas las teorías se han refutado, que vivimos de una ciencia laberíntica la cual no tiene una única salida.

Una de las películas más famosas del director de cine japonés Akira Kurosawa, Rashomon, presenta una secuencia de sucesos que al principio parece muy simple. Una mujer joven es atacada cuando viaja a través de los bosques con un grupo de amigos y parientes. Lo que sigue es una serie de relatos de los sucesos por parte de todos los participantes. Cada relato es diferente, muy diferente, pero cada uno es el relato de un testigo ocular de los mismos sucesos. Uno espera que estas contradicciones se resuelvan al final, dejando la historia como un relato simple y sencillo de la verdad absoluta de lo que tuvo lugar. Pero no aparece tal desenlace y, cuando la película termina uno se queda reflexionando en como nuestro deseo de una visión inequívoca del mundo es tan fuertemente sentido y tan raramente satisfecho.

Quizás todo es parte de nuestra paranoica mentalidad la cual trata de encontrar relaciones en todos lados y cuando se repite una par de veces establecemos leyes las cuales creemos tautológicas.

Un divertido ejemplo de esto es en la novela del escritor y semiólogo italiano Umberto Eco El péndulo de Foucault.

Señores -dijo-, les invito a que vayan a medir aquel kiosco. Verán que la longitud del entarimado es de 149 cms., es decir, la cien mil millonésima parte de la distancia entre la Tierra y el Sol. La altura posterior dividida por el ancho de la ventana da 176/56=3,14. La altura anterior es de 19 decímetros, que corresponde al número de años del ciclo lunar griego. La suma de las alturas de las dos aristas anteriores y de las dos aristas posteriores da 190 x 2 + 176 x 2 = 732, que es la fecha de la victoria de Poitiers. El espesor del entarimado es de 3,10 cms., el ancho del marco de la ventana es de 8,8 cms. Si reemplazamos los números enteros por la letra alfabética correspondiente, tendremos C10H8, que es la fórmula de la naftalina.

En la segunda parte del articulo se demostrará en términos matemáticos la teoría de la creación el universo teniendo en cuanta las teoría euclidianas y las relaciones matemáticas de Tales de Mileto.

Análisis matemático de la teoría del origen el universo BIG BANG

En el tema de la explosión de partículas ¿Cuál es la incertidumbre en la posición de un fotón de longitud de onda 3000 Ŭ si su longitud de onda se conoce con una precisión de una parte en un millón? Sol.[D x㠵0 mm] podemos suponer una serie de pasos

• La posición de una partícula se mide al paso de ésta por una ranura de anchura d. Hallar la correspondiente incertidumbre en el momento de la partícula. Sol.[D px~h/D x]

• Si el ancho de energía de un estado excitado de un sistema es de 1.1 eV. (a) ¿Cuál es el promedio de duración en ese estado?; (b) Si el nivel de energía de excitación del estado del sistema fuera de 1.6 KeV, ¿cuál es la mínima incertidumbre en la longitud de onda del fotón emitido cuando el estado excitado decaiga? Sol.[(a) 4籰-15s (b) Dl 렵䠱0-3ŝ

• la distancia de partículas en un ángulo de 120 grados, en forma de cilindro de 6.0 cm de largo y 1.0 cm de diámetro. Posee una impureza de Cr3+ por cada 3500 iones de Al3+. Los iones Cr3+ son capaces de desexcitarse una onda de 694.4 nm mediante el mecanismo de 3 niveles. Presuponiendo que todos los iones Cr3+ se encuentran en estado metaestable y ninguno en el estado estable, ¿qué cantidad de energía está disponible para liberarse en un pulso electromagnético si todos estos iones vuelven al estado fundamental de una sola vez mediante emisión estimulada? (En la práctica esto es razonablemente dudable ). Datos: r Al2O3 = 3700 Kg/m3; A = 0.102 Kg/mol Sol.[E 렱5.96 J]

• Un sistema de dos niveles energéticos según el choque de asteroides y la le de compton (Em > En) se encuentra en equilibrio térmico a temperatura T. La relación entre las poblaciones de uno y otro estado es:

Calculando: (a) Nm/Nn choque frontal (T=300 K); (b) ¿A qué distancia T, el 0.01 % de los átomos se encuentra en el estado de mayor energía? Sol. [(a) 3.53䠱0-19; (b) T = 1384 K]

• La ley de conservación de la energía sólo puede verificarse dentro de los límites de la incertidumbre de la medida, D E. Consecuentemente esta ley puede ser violada si el intervalo de tiempo es suficientemente corto. ¿Durante qué máximo intervalo de tiempo puede violarse la conservación de la energía de un sistema en (a) el doble de la energía correspondiente a un electrón de reposo, mc2 (lo que corresponde a un fotón que produce espontáneamente un par electrón-positrón); (b) el doble de la energía asociada a la masa en reposo de un protón?. Sol. [(a) 1.27䠱0-21s]

• El principio de superposición para las soluciones de la ecuación de Schrodinger establece que si F 1 y F 2 son soluciones de la ecuación, F = AF 1 + BF 2 también es una solución, donde A y B son constantes arbitrarias. ¿Es válido este principio tanto para la ecuación independiente del tiempo como para la dependiente? Razonar la respuesta. Sol. [Sí]

• Un electrón excitado en uno de los estados de un pozo de potencial de paredes infinitas puede emitir fotones cuando decae a niveles energéticos inferiores. Suponiendo que sólo las transiciones en las que D n = ᠱ son permitidas. Demostrar que las frecuencias emitidas en estas transiciones son:

• Determinar el desdoblamiento normal de Zeemann para la línea roja del Cadmio de 6438 Šcuando los átomos se introducen en un campo magnético de 9 mT. Sol. [D l 렱.47籰-3 ŝ

• ¿Cuál es el campo magnético B necesario para observar el efecto Zeeman normal si un espectrómetro puede separar líneas de hasta 0.5 Šen 5000 ſ. Sol. [B 렴.28 T]

• En un campo magnético de 0.6 T se efectúan transiciones en un átomo entre l = 2 y l=1. Si, antes de aplicar el campo, la longitud de onda era de 5000 Ŭ determinar las longitudes de onda observadas. [Sólo se observan tres longitudes de onda de 5000.07, 5000 y 4999.93 Šrespectivamente ya que aunque son posibles nueve transiciones, las seis restantes son iguales tres a tres]

• Determinar los momentos magnéticos posibles en un nivel energético n = 3. ¿Qué predice la teoría de Bohr? Sol.[0, 1.31籰-13 J/T, 2.27籰-13 J/T; Bohr: 2.78籰-13 J/T]

• La configuración electrónica del azufre, Z = 16, es 1s22s2p63s2p4. Escribir un conjunto completo de números cuánticos para los cuatro electrones en el subnivel 3p. Sol.

• (a) ¿Cuál es la configuración electrónica del Litio Z = 3? (b) Suponiendo que el Li es equivalente a un átomo de Hidrógeno, calcular la energía de ionización del electrón de valencia 2s. (c) La energía de ionización determinada experimentalmente para el Li es 5.39 eV, ¿cuál es la carga efectiva positiva que ve el electrón?. (d) Repetir el cálculo anterior para el Potasio, K, que posee un electrón de valencia en el subnivel 4s, siendo su energía de ionización 4.34 eV. Sol. [(a); (b) E=-3,39 eV; (c); (d) K: Zeff 렲.26e]

Problema sobre SPIN ELECTRÓNICO

? La resonancia de spin electrónico se refiere a la absorción de radiación electromagnética por electrones en átomos cuando estos realizan transiciones desde el estado donde sus spines son paralelos a un campo magnético externo al estado donde sus spines son antiparalelos ¿A qué frecuencia n debería aparecer la resonancia con átomos de hidrógeno en un campo magnético de B =1,5 T?

Sol. [4,2籰10 Hz]

NOTA.

Los gráficos son parte de los anexos entregados, si el articulo es aprobado se entregaran los anexos que constan de 16 gráficas, más 180 ecuaciones demostrativas. Gracias a todas las personas que lo lean y puedan dar un opinión seria y constructiva sobre el tema.

References

[1] S. A. Bogatyi, E. A. Kudryavtseva, and H. Zieschang, On
the Coincidence Points of Mappings of a Torus Into a Surface, (Russian.
Russian summary)

Tr. Mat. Inst. Steklova 247 (2004), 15-34, Geom. Topol.
i Teor. Mnozh, translation in Proc. Steklov Inst. Math. 2004, no.
4 (247), 9-27.

[2] M. Burger and P. de la Harpe, Constructing Irreducible
Representations of Discrete Groups, Proc. Indian Acad. Sci. Math.
Sci. 107 (1997), no. 3,

223-235.

[3] D. R. J. Chillingworth, Winding Numbers on Surfaces. II, Math. Ann. 199

(1972), 131-153.

[4] H. B. Griffiths, The Fundamental Group of a Surface, and
a Theorem of Schreier, Acta Math. 110 (1963), 1-17.

[5] G. W. Mackey, The Theory of Unitary Group Representations,
University of Chicago Press, 1976.

[6] O. E. Ocampo, Subgrupos geométricos e seus comensuradores
em grupos de trancas de superficie, Dissertacao de mestrado, Universidad
de Sao Paulo,

Sao Paulo, Brasil, 2009.

[7] L. Paris and D. Rolfsen, Geometric Subgroups of Surface
Braid Groups, Ann. Inst. Fourier 49 (1999), 417-472.

[8] D. Rolfsen, Braid Subgroup Normalisers, Commensurators
and Induced Representations, Invent. Math. 68 (1997), 575-587.

[9] G. P. Scott, Subgroups of Surface Groups are almost Geometric,
J. London Math. Soc. 17 (1978), 555-565.

(Recibido en OCTUBRE DE 2010)

Autor:

Cesar Augusto Perdomo Vanegas

Universidad de pamplona octubre de 2010