miércoles, 8 de junio de 2016
Etnogeología: Los ojos de la Tierra
El título lo tomé de un artículo de la Revista "Métode" de la Universidad de Valencia (ver referencias), porque es por demás sugestivo.Recuerdo una anécdota que ya he contado cuando, hace ya varios años, unos colegas del Instituto de Geofísica de la UNAM estaban conversando con un antropólogo (perdón, pero no recuerdo quién). Uno de ellos comentó: "Sería muy bueno poder averiguar si otro de los volcanes de la Sierra Chichinautzin (refiriéndose al Ajusco-Xitle) pudo haber causado daños a algún asentamiento prehispánico", a lo que el antropólogo contestó: "Pues yo creo que sí deben haber habido daños, porque Chichinautzin quiere decir Señor Que Quema¨.
La Toponimia es un rama de la Linguística que nos lleva a recovecos de la Historia, la Antropología y por supuesto de la Geología. Pero también es parte de lo que se conoce como Etnogeología. Según una definición que encontré la Etnogeología es el estudio de cómo entienden las comunidades las características geológicas de un lugar, desde una perspectiva específica a los conocimientos tradicionales y las historias e ideas sobre la Tierra que han sido transmitidos a través de las tradiciones y la sabiduría de los ancianos. Quizá haya alguien que quiera aportar otra definición.
Pero volviendo al artículo al que me refiero al principio, es una exposición muy agradable sobre algunos conceptos Etnogeológicos, en particular la idea Ojo-Fuente. Les transcribo sólo una parte:
De manera similar a los geólogos que interpretan rocas, los lingüistas estudian palabras para recrear formas de pensar de la antigüedad, muchas de las cuales perviven en la actualidad de manera semejante a como lo hacen montañas, fuentes y algunos paisajes; o, en palabras de William Faulkner, «the past is not dead; in fact, it’s not even past»¹. Sí, el pasado y la naturaleza humana laten dentro de las palabras. Y al conocerlas, podremos sentirnos deslumbrados por la sabiduría humana y orgullosos de nuestra humanidad compartida a la par que diversa.
Jaume Climent Soler, Daniel Climent Soler, Daniel Climent Giner nos transportan a diferentes lugares e imágenes y dan una interpretación que no deja de ser poética a algo que en ocasiones pasa desapercibido. Muy recomendable lectura.
Referencias:
Los Ojos de la Tierra, Introducción a la Etnogeología por Jaume Climent Soler, Daniel Climent Soler, Daniel Climent Giner.
Down to Earth With: Ethnogeologist Steven Semken, Earth Magazine Leer toda la nota...
lunes, 15 de septiembre de 2014
INDICE DE PROTOGAEA por Gottfried Wilhelm Leibniz
Manuscrito originalmente publicado en Latín en Göttingen en 1749. § 1. Preámbulo. § 2. La formación de la Tierra por el fuego. § 3. Diferentes opiniones sobre la creación del globo terrestre. § 4. Sal de mar, fuego y las causas de la precipitación. § 5. Los muchos cambios de nuestra tierra desde su creación. § 6. ¿Cuál fue el origen del agua que cubre le Tierra y a dónde fue? § 7. Bructerus y el origen de los manatiales. § 8. Depósitos de metal en la tierra y una descripción de las vetas. § 9. La generación de los minerales a través de la Química. § 10. Productos comunes a los laboratorios y a las minas. § 11. La generación de las piedras preciosas naturales y artificiales. § 12. Las sublimaciones naturales y la preparación de la sal de amonia. § 13. Es a través del fuego que los metales se presentan en sus formas propias. § 14. Algunos cuerpos deben su forma al movimiento de las aguas. § 15. Algunos cuerpos coalescen en agua. § 16. Tipos de toba formada por goteo del agua. § 17. Algunas cosas se forman por la acción combinada del agua y el fuego. § 18. ¿De dónde vienen las huellas de peces impresas en pizarras? § 19. Los terremotos, los volcanes y otras cosas demuestran que hay fuego en el interior de la tierra. § 20. Las huellas de peces impresas en pizarras provienen de peces reales y no son bromas de la naturaleza. § 21. Las diferentes capas de la tierra, su localización y el origen de las sales y las aguas saladas. § 22. El origen de las montañas y colinas explicadas a través del agua, viento y terremotos. § 23. Conchas marinas se encuentran en toda nuestra región así como en otras regiones. § 24. Los varios tipos de conchas no fueron creados dentro de las rocas como es evidente por sus formas y posición. § 25. Las conchas y huesos de animales marinos excavados pueden ser identificados como partes de animales reales. § 26. En tiempos ancestrales, los mares cercanos contenían animales y crustáceos que ya no se encuentran ahí. § 27. Glossopetrae, asterias, troquitas, etc. son restos de animales marinos y no juegos de la naturaleza. § 28. Pero es erróneo incluir las formas poligonales que se encuentran en los cristales en los anteriores. § 29. En la que un tipo de ingenuidad perezosa, la cual inventa cosas ajenas a la verdad, es rechazada. § 30. ¿En dónde se pueden encontrar los Glossopetrae de Lüneburg? § 31. Los Glossopetrae son dientes de tiburón. § 32. Los usos médicos de los Glossopetrae. § 33. Belemnitas, osteocolla, rocas rellenas de conchas y marfil fósil. § 34. Huesos, mandíbulas, cráneos y dientes encontrados en nuestra región. § 35. Un cuerno de unicornio y un enorme animal desenterrado en Quedlinburg. § 36. La caverna de Sharzfeld y los huesos que han sido encontrados en ella. § 37. La caverna de Baumann y su contenido. § 38. Sobre la naturaleza del ámbar, especialmente el tipo que se encuentra en nuestra región. § 39. Los cambios originados por los ríos y los vestigios de levantamientos en nuestra región. § 40. La lucha entre el mar y la tierra. § 41. El mar y los pantanos alguna vez cubrieron Venecia y Este. § 42. Las maravillosas fuentes de Modena. § 43. Como fueron producidas las fuentes de Modena. § 44. Las capas de la tierra en Rosdorf cerca de Göttingen. § 45. Sobre los árboles enterrados y la madera petrificada. § 46. La turba y su origen. § 47. Sobre los árboles enterrados bajo el suelo. § 48. Las capas de la tierra observadas al cavar un pozo en Amsterdam. Leer toda la nota...
De acuerdo, Leibniz puede ser considerado el padre del Cálculo Infinitesimal, pero...¿el padre de la Geología?
A continuación les hago una reseña de una información extraída de la red, así como algunas ideas propias, sobre el famoso Leibniz.
domingo, 15 de julio de 2012
¿Que es la masa?
Hola a todos.
Durante la semana del "taller de ciencia para jovenes", donde tuvimos a varios chicos del nivel medio superior, surgieron dentro de los talleres de experimentos muchas preguntas en torno a la definición de la masa de los objetos. Es por ello que quise escribir esta pequeña reseña sobre el reciente experimento para encontrar (¿o no?) el famoso Bosón de Higgs.
Antes de todo quien ha pensado en masa y no imagina que es algo intrínseco de las partículas, algo que sabemos que está ahi de facto. En el CENAM tenemos el patrón nacional de masa, que es un cilindro de platino e iridio de 1kg de masa. Es importante mencionar que es la única unidad que se define por medio de un objeto patrón y no por una cantidad física fundamental (por ejemplo el segundo es es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación asociada a la transición hiperfina del estado base del átomo de cesio 133). Para nuestros fines cotidianos, esto no representa ningun problema, sin embargo para algunas áreas de las ciencias básicas si.
Dentro de la física surge la definición de masa gravitacional y masa inercial. Primeramente la masa gravitacional es una medida de la intensidad con que un cuerpo atrae a otro por la acción de la gravedad, que por cierto, usando este fenomeno fisico es como funcionan las balanzas que conocemos. La masa inercial es una medida de la resistencia que opone un cuerpo a cambiar su estado de movimiento y se determina por medio de las leyes de Newton.
Sin embargo hasta ahora no hemos dicho nada acerca de como es que los objetos "adquieren" masa (y nos referimos a la masa inercial). Este fenómeno estaría explicado por el denominado "mecanismo de Higgs".
El Bosón de Higgs es un tipo de partícula elemental que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa en el Universo. Se trata de la única partícula predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas (algo así como lo mas cercano a la teoría del todo, aunque falta comprender también que es la gravedad).
El Modelo Estándar describe las partículas elementales y sus interacciones, pero queda una parte importante por confirmar, precisamente la que da respuesta al origen de la masa. Sin masa, el Universo sería un lugar muy diferente. Si el electrón no tuviera masa no habría átomos, con lo cual no existiría la materia como se conoce actualmente, por lo que tampoco habría química, ni biología, ni existiría el hombre
Las partículas subatómicas se dividen en: fermiones y bosones. Los fermiones son aquellas que componen la materia y los bosones son portadores de las fuerzas o interacciones.
Los componentes del átomo (los electrones, protones y neutrones) son fermiones.
Por otro lado el fotón, el gluón y los bosones, son los responsables de las fuerzas electromagnética, de la fuerza nuclear fuerte y de la fuerza nuclear débil, respectivamente.
La diferencia del fotón y del gluón con el bosón es que éste último no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente (del orden de 10^(-25) segundos para el boson de Higgs) dando lugar a otras partículas elementales.
Así, en el interior del anillo del LHC colisionan protones a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando se producen las colisiones en puntos donde están situados grandes detectores, la energía se libera y se generan otras partículas. Cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa podrán tener las partículas resultantes, según la famosa ecuación de Einstein: E=mc^2.
En los años 60, varios físicos, entre ellos el británico Peter Higgs, postularon un mecanismo que se conoce como el 'Campo de Higgs'. Al igual que el fotón es el componente fundamental del campo electromagnético y de la luz, el 'Campo de Higgs' requiere la existencia de una partícula que lo componga, y que los físicos llaman el Bosón de Higgs.
El campo de Higgs sería una especie de continuo que se extiende por todo el espacio, formado por un incontable número de bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una fricción con el campo de Higgs, por lo que las partículas que tienen una fricción mayor con este campo tienen una masa mayor (¿se lo imaginan?).
Les dejo bibliografia por si les interesa el tema.
Referencias
Patron nacional de masa
Conversación con el Dr. Arturo Fernández (BUAP)
European Organization for Nuclear Research
The God Particle
martes, 3 de mayo de 2011
El Petróleo y su origen: Biótico Vs Abiótico
Hola a tod@s
No sé si la conozcan, pero existe una corriente de pensamiento, sobre todo Rusa-Ucraniana, sobre el origen abiótico del petróleo.
No sólo aboga por el origen abiótico sino además aporta argumentos para refutar el orígen biótico en las rocas.
Algo parecido ocurre con la idea de los acuíferos profundos, sobre si es posible su extracción y uso.
Vale la pena leer sobre estos temas, siempre es buena la controversia académica.
Algunas ligas :
An introduction to the modern petroleum science, and to the Russian-Ukrainian theory of deep, abiotic petroleum origins.
J. F. Kenney
http://www.gasresources.net/Introduction.htm
Dismissal of the Claims of a Biological Connection for Natural Petroleum.
J. F. Kenney et al.
http://www.gasresources.net/DisposalBioClaims.htmSaludos Leer toda la nota...
sábado, 1 de noviembre de 2008
¿Cual será el futuro de la ciencia?
¿Es posible que la ciencia y la tecnología lleguen a alcanzar un estado final y estacionario? Históricamente ha habido avances tecnológicos e incluso retrocesos como durante el oscurantismo. Un avance tecnológico se ve reflejado en un respectivo crecimiento poblacional, sin embargo no hay indicio de que el desarrollo científico y tecnológico se vaya a frenar y a detenerse en un futuro próximo. La poblacion seguirá creciendo exponencialmente de forma que en el 2600 la población se estará tocando hombro con hombro.
El crecimiento poblacional no es indefinido ya que existiría la posibilidad de autodestruirnos, sin embargo una pregunta de interés es si en un futuro, donde el conocimiento alcance un nivel avanzado pero estático, ¿podría ser posible el desarrollo de una teoría unificada que controlara todos los procesos físicos?
Durante el proceso de replicación del ADN se producen algunos errores que ocasionan que el nuevo ADN sea incapaz o menos capaz de auto reproducirse. Estos errores genéticos o mutaciones están llamados a desaparecer, sin embargo, puede ocurrir que esta mutación aumente las posibilidades de supervivencia y reproducción del ADN. En los últimos diez mil años no ha habido cambios importantes en el ADN humano, pero es probable que podamos rediseñarlo en los próximos mil años.
La transmisión de datos a través de medios externos no biológicos, ha llevado a la especie humana a “dominar el mundo” y tener nuestra población exponencialmente creciente.
Es necesario que el ser humano mejore sus cualidades mentales y físicas si tiene que tratar con un mundo crecientemente complicado. Por ejemplo, una computadora tiene la ventaja de la rapidez, pero aún no muestran señales de inteligencia. Las computadoras siguen un crecimiento predicho por la ley de Moore (su velocidad y complejidad se duplican cada dieciocho meses) y dicho crecimiento exponencial no podrá seguir indefinidamente. ¿Existirá un límite natural para estos crecimientos biológico y electrónico?
En biología, se menciona que el crecimiento del tamaño del cerebro estaría restringido por el problema de que los mensajeros químicos del cuerpo responsables de nuestra actividad mental (ya que son relativamente lentos) y por aumentos en la complejidad del cerebro. Es decir podremos ser muy rápidos o muy inteligentes pero no ambos.
En la electrónica, un límite es la velocidad de la luz, aunque se propagan muy rápido no será mayor. Se podrá mejorar la electrónica actual construyendo elementos electrónicos más pequeños, pero para eso queda un buen trecho de camino por recorrer.
¿Podría estar el futuro de la ciencia en un rápido desarrollo en complejidad biológica y electrónica?
Bibliografía.
Capítulo VI. El universo en una cáscara de Nuez
Hawking, Stephen W.
miércoles, 8 de octubre de 2008
¿Estamos aprovechando la capacidad de cómputo actualmente a nuestro alcance?




Imágenes de
http://archive.computerhistory.org/resources/still-image/IBM/IBM_360/
Cuando inicié mis estudios en la Facultad de Ingeniería de la UNAM, allá por el 75, la posibilidad de aprender un lenguaje de computación y de aplicarlo o al menos de correr un programa, se daba únicamente a través del sistema IBM 360 de la propia Facultad (foto 3). Este tipo de computadora era uno de los sistemas más sofisticados de aquella época, pero estaba la salvedad de que la teníamos que compartir con TODO el personal académico y estudiantes (algo así como 3,000 personas). A un sistema que se comparte por el personal de alguna organización se le denomina "mainframe" (marco principal, o gabinete principal) debido al tipo de gabinete de la IBM 360. Este nombre todavía se usa para los sistemas de gran demanda de cómputo, compartidos por muchos usuarios, que son compatibles con el viejo sistema 360. Otros sistemas actuales similares no compatibles con el 360 serían los "servers", las "supercomputadoras", e incluso los sistemas de cómputo en paralelo.
Volviendo al caso de la vieja 360, para poder correr un programa, ya sea que nosotros lo hubiéramos escrito o que lo hubiéramos conseguido de alguna manera, requeríamos de una lectora de tarjetas perforadas. Claro está que antes de esto teníamos que PERFORAR las tarjetas en otra máquina (perforadora, foto 2). Posteriormente le entregábamos el paquete de tarjetas, previamente atadas con una liga (o si el programa constaba de muchas "líneas" se requería una caja) al operador de entrada que las alimentaba a una "lectora de tarjetas". Cabe mencionar la posibilidad de que se rompiera la liga o tuviéramos un percance con la caja, lo cual invariablemente llevaba a tener que recoger y reorganizar las tarjetas (si es que era prácticamente posible). Finalmente teníamos que esperar al día siguiente a que nos entregaran la "salida" impresa, la cual frecuentemente constaba de un encabezado que tomaba toda una hoja (ia identificación del usuario y la máquina) y un par de líneas como las siguientes.
********************************************************************************
Hago énfasis en que no teníamos una interfase directa con el sistema.
Al correr el tiempo me involucré en investigación en los Institutos de Ingeniería y de Geofísica y ahí tuve la oportunidad de usar la computadora más poderosa de la UNAM, el sistema Burroughs del IIMAS la cual tenía la novedad para nosotros de que nos podíamos sentar frente a un "teletipo" (una especie de máquina de escribir de tamaño de un pequeño piano eléctrico, ver foto 3) y escribir comandos directamente al sistema donde podíamos esperar un par de segundos y "ver la respuesta" en la hoja de papel enfrente a nosotros. Una terminal era casi impensable, aunque llegó su hora poco después. Durante mis estudios de posgrado en la Universidad de Colorado, tuve oportunidad de usar otros "mainframes" (de mayor capacidad de cómputo) tales como VAX, PDP y otros, los cuales requerían de mantenimiento constante a los discos duros (foto 4), lectoras de cinta magnética e impresoras. Las interfases de entrada seguían siendo los teletipos y las terminales, aunque éstas últimas no tenían la posibilidad de graficar por lo que recurríamos a otro tipo de interfase (llamada Tektronix que era un tipo de monitor de rayos catódicos, ver foto 1).
Todo este preámbulo me lleva a considerar si le estamos sacando todo el provecho que podríamos a los recursos que tenemos en la actualidad. En esos tiempos nos deteníamos con varios intentos sólo porque no disponíamos de dónde almacenar datos o resultados. Hoy en día podemos disponer de Terabytes. Sólo les quiero dejar la pregunta en el aire como"pan para la mente". Y finalizo con algunos datos sobre la computadora que ayudó a llevar al hombre a la luna durante el proyecto Apollo de la NASA, uno de los modelos del sistema IBM 360, la cual palidece de forma abrumadora ante un ..... ¡IPOD!.
Announced January 18, 1966 and withdrawn February 20, 1967.
The following is the text of an IBM Data Processing Division press backgrounder distributed on January 16, 1968.
The IBM System/360 Model 91 at NASA's Goddard Space Flight Center here, is the fastest, most powerful computer now in user operation.
It is specifically designed to handle ultra-high-speed data processing for scientific applications such as space exploration, theoretical astromony, sub-atomic physics and global weather forecasting.
The Model 91's immense computing power results from a combination of several key factors, including:
- Advanced circuits that switch in billionths of a second;
- High-density circuit packaging techniques; and
- A high degree of concurrency, or parallel operations.
The main memory, however, is organized into 16 interleaved elements, so that the CPU may start a memory cycle with a different element every 60 nanoseconds instead of waiting the full 780 nanoseconds. This means that the CPU will rarely get a "busy signal" from the memory, and few machine cycles are wasted waiting for data.
The NASA Model 91 operates with 2,097,152 bytes of main memory interleaved 16 ways. Model 91s can accommodate up to 6,291,496 bytes (6 Mb, ¡¡¡wow!!!) of main storage.
In addition to main memory, NASA's Model 91 can store over 300 million characters (300 Mb, si se usa 1 byte por caracter ¡¡¡Caramba!!!) in two IBM 2301 drum and IBM 2314 direct access storage units. It also has 12 IBM 2404 magnetic tape units for data analysis applications, such as the processing of meteorlogical information relayed from satellites. Three IBM 1403 printers give the system a 3,300-line a-minute printing capability. Punched card input/output is provided through an IBM 2540 card read punch. Leer toda la nota...
sábado, 13 de septiembre de 2008
¿Que tan Falseable es la Ciencia?
ANÁLISIS DE LOS ARTICULOS:
Unified Scaling Law for Earthquakes (Bak, P., 2002).
Interevent Time Distribution in Seismicity: A Theoretical Approach (Molchan, G., 2005).
Theory of Earthquake recurrence times (Saichev, A. and Sornette D., 2006).
Angel Figueroa Soto
Se ha estipulado que la ciencia es una prueba para poder confiar en determinados productos, teorías o afirmaciones; ¿Quien de nosotros no ha pensado que un producto o un artículo científico es mejor si esta “probado” o aprobado científicamente? Sin embargo la ciencia como invento para explicar lo observado en la naturaleza, no es una verdad absoluta. Al contrastar una teoría a la experimentación (falsear) puede llegar a colocarse como una ley o ser desechada.
Aquellas teorías que no son reproducibles total o parcialmente durante la experimentación, muestran de que están hechas, llegando a desenmascarar las omisiones o hipótesis que el investigador realizó para formularla. Como ejemplos tradicionales podemos encontrar los experimentos de Robert Millikan (1913) para mostrar que la carga del electrón esta cuantizada, o los experimentos de Fleischmann y Pons (1989) para demostrar la fusión en frío. En ambos casos la experimentación posterior permitió descubrir las omisiones o fraudes que los autores realizaron para publicar ciencia o ganar el premio Nobel.
Dejando atrás este tipo de hechos lamentables, que están en función del fenómeno “publica o muere”, considero de manera muy personal, que una teoría tiene una mayor aceptación si logra superar pruebas que atenten contra su validez. Como un ejemplo de esto, analicemos el caso de la búsqueda de leyes universales en sismología, mediante distribuciones de tiempo inter sísmicos.
El análisis de distribuciones de tiempo entre sismos consecutivos ha sido estudiado analizando distribuciones de densidad de probabilidad (Molchan, 2005) y ha sido motivo de desarrollos de leyes unificadas o universales (Bak P., et al., 2002).
Bak (2002) propone el descubrimiento de una ley de escalamiento unificada para tiempos entre sismos consecutivos, que no dependería del intervalo de tiempo. Mediante el uso de la teoría para procesos críticamente auto organizados, concluye que la estadística de réplicas que ocurren en minutos o días, se puede relacionar a la estadística de sismos separados por decenas de años. Esto tiene como implicación que no hay una escala de tiempo que juegue un papel importante en el proceso de generación de sismos.
Ante esta publicación (Molchan, 2005) hace un desarrollo a partir del aparente descubrimiento de Per Bak. Para esto utiliza procesos estadísticos de tipo estacionarios y demuestra que la ley de escalamiento unificada de Bak puede existir bajo condiciones no realistas de tasas de sismicidad homogéneas.
Tiempo después, (Saichev A. and Sornette, D., 2006) desarrollan una teoría matemática para falsar lo argumentado por Bak y Molchan. La principal conclusión de este ultimo trabajo es argumentar que las leyes de escalamiento universal de tiempo inter sismos no podría ser una ley universal, ya que no revelarían mas información que la que está implícita en las leyes conocidas en sismología: Gutenberg-Richter, Omori-Utsu.
Este proceso que va desde la publicación de la teoría y sus posteriores procesos para desmentirla, constituiría una verdadera forma de hacer ciencia. Es en este proceso donde se puede estar expuesto a practicas equivocadas o a interpretaciones y/o conclusiones incorrectas.
Si se pudiera estar mas abierto a la crítica constructiva, estas practicas de falsar una teoría no sería visto como una forma de “desmentir o validar una teoría”, sino como un proceso donde una teoría se ajusta mejor que otra a lo que percibimos.
Referencias
Bak, P. et al., 2002. Unified Scaling Law for Earthquakes. Physical Review Letters, 88(17), 178501.
Hainzl, S., Scherbaum, F. & Beauval, C., 2006. Estimating Background Activity Based on Interevent-Time Distribution. Bulletin of the Seismological Society of America, 96(1), 313-320.
Molchan, G., 2005. Interevent Time Distribution in Seismicity: A Theoretical Approach. Pure and Applied Geophysics, 162(6), 1135-1150.
Saichev, A. & Sornette, D., 2006. Theory of Earthquake Recurrence Times. physics/0606001. Available at: http://arxiv.org/abs/physics/0606001 [Accessed September 9, 2008].
lunes, 1 de septiembre de 2008
"Surely You're Joking, Mr. Feynman!"
Este es un extracto del libro mencionado arriba que se refiere la educación científica que vio en Brasil cuando, hace muchos años, estuvo en Brasil de sabático. Lo pongo aquí porque me da la impresión de que en México no estamos muy lejos de lo que el Dr. Feynman critica. Creo que su lectura puede ser una garan lección no sólo para los estudiantes sino también para los profesores. Para los que quieran leer el libro completo, que es sumamente interesante, la liga es:
http://www.gorgorat.com/
In regard to education in Brazil, I had a very interesting experience.
I was teaching a group of students who would ultimately become teachers,
since at that time there were not many opportunities in Brazil for a highly
trained person in science. These students had already had many courses, and
this was to be their most advanced course in electricity and magnetism Maxwell's equations, and so on.
The university was located in various office buildings throughout the
city, and the course I taught met in a building which overlooked the bay.
I discovered a very strange phenomenon: I could ask a question, which
the students would answer immediately. But the next time I would ask the
question -- the same subject, and the same question, as far as I could tell
-- they couldn't answer it at all! For instance, one time I was talking
about polarized light, and I gave them all some strips of polaroid.
Polaroid passes only light whose electric vector is in a certain
direction, so I explained how you could tell which way the light is
polarized from whether the polaroid is dark or light.
We first took two strips of polaroid and rotated them until they let
the most light through. From doing that we could tell that the two strips
were now admitting light polarized in the same direction -- what passed
through one piece of polaroid could also pass through the other. But then I
asked them how one could tell the absolute direction of polarization, for a
single piece of polaroid.
They hadn't any idea.
I knew this took a certain amount of ingenuity, so I gave them a hint:
"Look at the light reflected from the bay outside."
Nobody said anything.
Then I said, "Have you ever heard of Brewster's Angle?"
"Yes, sir! Brewster's Angle is the angle at which light reflected from
a medium with an index of refraction is completely polarized."
"And which way is the light polarized when it's reflected?"
"The light is polarized perpendicular to the plane of reflection, sir."
Even now, I have to think about it; they knew it cold! They even knew the
tangent of the angle equals the index!
I said, "Well?"
Still nothing. They had just told me that light reflected from a medium
with an index, such as the bay outside, was polarized; they had even told me
which way it was polarized.
I said, "Look at the bay outside, through the polaroid. Now turn the
polaroid."
"Ooh, it's polarized!" they said.
After a lot of investigation, I finally figured out that the students
had memorized everything, but they didn't know what anything meant. When
they heard "light that is reflected from a medium with an index," they
didn't know that it meant a material such as water. They didn't know that
the "direction of the light" is the direction in which you see something
when you're looking at it, and so on. Everything was entirely memorized, yet
nothing had been translated into meaningful words. So if I asked, "What is
Brewster's Angle?" I'm going into the computer with the right keywords. But
if I say, "Look at the water," nothing happens -- they don't have anything
under "Look at the water"!
Later I attended a lecture at the engineering school. The lecture went
like this, translated into English: "Two bodies... are considered
equivalent... if equal torques... will produce... equal acceleration. Two
bodies, are considered equivalent, if equal torques, will produce equal
acceleration." The students were all sitting there taking dictation, and
when the professor repeated the sentence, they checked it to make sure they
wrote it down all right. Then they wrote down the next sentence, and on and
on. I was the only one who knew the professor was talking about objects with
the same moment of inertia, and it was hard to figure out.
I didn't see how they were going to learn anything from that. Here he
was talking about moments of inertia, but there was no discussion about how
hard it is to push a door open when you put heavy weights on the outside,
compared to when you put them near the hinge -- nothing!
After the lecture, I talked to a student: "You take all those notes --
what do you do with them?"
"Oh, we study them," he says. "We'll have an exam."
"What will the exam be like?"
"Very easy. I can tell you now one of the questions." He looks at his
notebook and says, " 'When are two bodies equivalent?' And the answer is,
'Two bodies are considered equivalent if equal torques will produce equal
acceleration.' " So, you see, they could pass the examinations, and "learn"
all this stuff, and not know anything at all, except what they had
memorized.
Then I went to an entrance exam for students coming into the
engineering school. It was an oral exam, and I was allowed to listen to it.
One of the students was absolutely super: He answered everything nifty! The
examiners asked him what diamagnetism was, and he answered it perfectly.
Then they asked, "When light comes at an angle through a sheet of material
with a certain thickness, and a certain index N, what happens to the light?"
"It comes out parallel to itself, sir -- displaced."
"And how much is it displaced?"
"I don't know, sir, but I can figure it out." So he figured it out. He
was very good. But I had, by this time, my suspicions.
After the exam I went up to this bright young man, and explained to him
that I was from the United States, and that I wanted to ask him some
questions that would not affect the result of his examination in any way.
The first question I ask is, "Can you give me some example of a diamagnetic
substance?"
"No."
Then I asked, "If this book was made of glass, and I was looking at
something on the table through it, what would happen to the image if I
tilted the glass?"
"It would be deflected, sir, by twice the angle that you've turned the
book."
I said, "You haven't got it mixed up with a mirror, have you?"
"No, sir!"
He had just told me in the examination that the light would be
displaced, parallel to itself, and therefore the image would move over to
one side, but would not be turned by any angle. He had even figured out how
much it would be displaced, but he didn't realize that a piece of glass is a
material with an index, and that his calculation had applied to my question.
I taught a course at the engineering school on mathematical methods in
physics, in which I tried to show how to solve problems by trial and error.
It's something that people don't usually learn, so I began with some simple
examples of arithmetic to illustrate the method. I was surprised that only
about eight out of the eighty or so students turned in the first assignment.
So I gave a strong lecture about having to actually try it, not just sit
back and watch me do it.
After the lecture some students came up to me in a little delegation,
and told me that I didn't understand the backgrounds that they have, that
they can study without doing the problems, that they have already learned
arithmetic, and that this stuff was beneath them.
So I kept going with the class, and no matter how complicated or
obviously advanced the work was becoming, they were never handing a damn
thing in. Of course I realized what it was: They couldn't do it!
One other thing I could never get them to do was to ask questions.
Finally, a student explained it to me: "If I ask you a question during the
lecture, afterwards everybody will be telling me, 'What are you wasting our
time for in the class? We're trying to learn something. And you're stopping
him by asking a question'."
It was a kind of one-upmanship, where nobody knows what's going on, and
they'd put the other one down as if they did know. They all fake that they
know, and if one student admits for a moment that something is confusing by
asking a question, the others take a high-handed attitude, acting as if it's
not confusing at all, telling him that he's wasting their time.
I explained how useful it was to work together, to discuss the
questions, to talk it over, but they wouldn't do that either, because they
would be losing face if they had to ask someone else. It was pitiful! All
the work they did, intelligent people, but they got themselves into this
funny state of mind, this strange kind of self-propagating "education" which
is meaningless, utterly meaningless!
At the end of the academic year, the students asked me to give a talk
about my experiences of teaching in Brazil. At the talk there would be not
only students, but professors and government officials, so I made them
promise that I could say whatever I wanted. They said, "Sure. Of course.
It's a free country."
So I came in, carrying the elementary physics textbook that they used
in the first year of college. They thought this book was especially good
because it had different kinds of typeface -- bold black for the most
important things to remember, lighter for less important things, and so on.
Right away somebody said, "You're not going to say anything bad about
the textbook, are you? The man who wrote it is here, and everybody thinks
it's a good textbook."
"You promised I could say whatever I wanted."
The lecture hall was full. I started out by defining science as an
understanding of the behavior of nature. Then I asked, "What is a good
reason for teaching science? Of course, no country can consider itself
civilized unless... yak, yak, yak." They were all sitting there nodding,
because I know that's the way they think.
Then I say, "That, of course, is absurd, because why should we feel we
have to keep up with another country? We have to do it for a good reason, a
sensible reason; not just because other countries do." Then I talked about
the utility of science, and its contribution to the improvement of the human
condition, and all that -- I really teased them a little bit.
Then I say, "The main purpose of my talk is to demonstrate to you that
no science is being taught in Brazil!"
I can see them stir, thinking, "What? No science? This is absolutely
crazy! We have all these classes."
So I tell them that one of the first things to strike me when I came to
Brazil was to see elementary school kids in bookstores, buying physics
books. There are so many kids learning physics in Brazil, beginning much
earlier than kids do in the United States, that it's amazing you don't find
many physicists in Brazil -- why is that? So many kids are working so hard,
and nothing comes of it.
Then I gave the analogy of a Greek scholar who loves the Greek
language, who knows that in his own country there aren't many children
studying Greek. But he comes to another country, where he is delighted to
find everybody studying Greek -- even the smaller kids in the elementary
schools. He goes to the examination of a student who is coming to get his
degree in Greek, and asks him, "What were Socrates' ideas on the
relationship between Truth and Beauty?" -- and the student can't answer.
Then he asks the student, "What did Socrates say to Plato in the Third
Symposium?" the student lights up and goes, "Brrrrrrrrr-up" -- he tells you
everything, word for word, that Socrates said, in beautiful Greek.
But what Socrates was talking about in the Third Symposium was the
relationship between Truth and Beauty!
What this Greek scholar discovers is, the students in another country
learn Greek by first learning to pronounce the letters, then the words, and
then sentences and paragraphs. They can recite, word for word, what Socrates
said, without realizing that those Greek words actually mean something. To
the student they are all artificial sounds. Nobody has ever translated them
into words the students can understand.
I said, "That's how it looks to me, when I see you teaching the kids
'science' here in Brazil." (Big blast, right?)
Then I held up the elementary physics textbook they were using. "There
are no experimental results mentioned anywhere in this book, except in one
place where there is a ball, rolling down an inclined plane, in which it
says how far the ball got after one second, two seconds, three seconds, and
so on. The numbers have 'errors' in them -- that is, if you look at them,
you think you're looking at experimental results, because the numbers are a
little above, or a little below, the theoretical values. The book even talks
about having to correct the experimental errors -- very fine. The trouble
is, when you calculate the value of the acceleration constant from these
values, you get the right answer. But a ball rolling down an inclined plane,
if it is actually done, has an inertia to get it to turn, and will, if you
do the experiment, produce five-sevenths of the right answer, because of the
extra energy needed to go into the rotation of the ball. Therefore this
single example of experimental 'results' is obtained from a fake experiment.
Nobody had rolled such a ball, or they would never have gotten those
results!
"I have discovered something else," I continued. "By flipping the pages
at random, and putting my finger in and reading the sentences on that page,
I can show you what's the matter -- how it's not science, but memorizing, in
every circumstance. Therefore I am brave enough to flip through the pages
now, in front of this audience, to put my finger in, to read, and to show
you."
So I did it. Brrrrrrrup -- I stuck my finger in, and I started to read:
"Triboluminescence. Triboluminescence is the light emitted when crystals are
crushed..."
I said, "And there, have you got science? No! You have only told what a
word means in terms of other words. You haven't told anything about nature
-- what crystals produce light when you crush them, why they produce light.
Did you see any student go home and try it? He can't.
"But if, instead, you were to write, 'When you take a lump of sugar and
crush it with a pair of pliers in the dark, you can see a bluish flash. Some
other crystals do that too. Nobody knows why. The phenomenon is called
"triboluminescence." ' Then someone will go home and try it. Then there's an
experience of nature." I used that example to show them, but it didn't make
any difference where I would have put my finger in the book; it was like
that everywhere.
Finally, I said that I couldn't see how anyone could be educated by
this self-propagating system in which people pass exams, and teach others to
pass exams, but nobody knows anything. "However," I said, "I must be wrong.
There were two Students in my class who did very well, and one of the
physicists I know was educated entirely in Brazil. Thus, it must be possible
for some people to work their way through the system, bad as it is."
Well, after I gave the talk, the head of the science education
department got up and said, "Mr. Feynman has told us some things that are
very hard for us to hear, but it appears to be that he really loves science,
and is sincere in his criticism. Therefore, I think we should listen to him.
I came here knowing we have some sickness in our system of education; what I
have learned is that we have a cancer!" -- and he sat down.
That gave other people the freedom to speak out, and there was a big
excitement. Everybody was getting up and making suggestions. The students
got some committee together to mimeograph the lectures in advance, and they
got other committees organized to do this and that.
Then something happened which was totally unexpected for me. One of the
students got up and said, "I'm one of the two students whom Mr. Feynman
referred to at the end of his talk. I was not educated in Brazil; I was
educated in Germany, and I've just come to Brazil this year."
The other student who had done well in class had a similar thing to
say. And the professor I had mentioned got up and said, "I was educated here
in Brazil during the war, when, fortunately, all of the professors had left
the university, so I learned everything by reading alone. Therefore I was
not really educated under the Brazilian system."
I didn't expect that. I knew the system was bad, but 100 percent -- it
was terrible!
Since I had gone to Brazil under a program sponsored by the United
States Government, I was asked by the State Department to write a report
about my experiences in Brazil, so I wrote out the essentials of the speech
I had just given. I found out later through the grapevine that the reaction
of somebody in the State Department was, "That shows you how dangerous it is
to send somebody to Brazil who is so naive. Foolish fellow; he can only
cause trouble. He didn't understand the problems." Quite the contrary! I
think this person in the State Department was naive to think that because he
saw a university with a list of courses and descriptions, that's what it
was.
viernes, 22 de agosto de 2008
Narrativa VS Ciencia
A través de una traducción libre del capítulo Complexity and criticality del libro "How nature works, The science of self-organized criticality", de Per Bak [1996], pretendo contribuir a abrir una discusión en nuestro centro acerca de la importancia que, según mi opinión, debe tener el
análisis cuantitativo en las geociencias, por una lado, y la de contar con una aceptable cultura cuantitativa por parte de investigadores, estudiantes y público en general, por el otro.
Los métodos reduccionistas de la física—predicciones detalladas seguidas por una comparación con experimentos reproducibles—son imposibles en muchas áreas de interés científico. El problema de cómo tratar con este problema fue formulado claramente por el eminente paleontólogo y escritor científico Stephen Jay Gould en su libro Wonderful Life:
esos eventos desordenados y complejos que pueden ocurrir quizá sólo una vez en toda su gloria. Muchos dominios de la naturaleza–cosmología, geología, y evolución entre
ellas–deben ser estudiados con las herramientas de la lógica. Los métodos apro-
piados se enfocan en la narrativa y no en el experimento como se concibe usualmente.
Según Gould en muchas ciencias sólo se pueden “contar cuentos” porque los sucesos son contingentes en muchos eventos únicos e impredecibles. Los experimentos son irrelevantes en la evolución o en la paleontología porque nada es reproducible. La Historia, incluyendo la de la evolución, no es más que “una maldita cosa después de otra”. Podemos explicar lo que pasó, pero no podemos predecir lo que va a pasar en el futuro. Tradicionalmente, las ciencias se han
agrupado en dos categorías: las ciencias duras, en las que eventos repetibles pueden predecirse a partir de un formalismo matemático que expresa las leyes de la naturaleza, y las ciencias blandas, en las cuales, debido a su inherente variabilidad, sólo es posible dar una explicación narrada postmortem de eventos distinguibles. A la primera categoría pertenecen la física, la qu´ımica y la biología molecular; la evolución biológica y la economía pertenencen a la segunda.
Gould atribuye correctamente la variabilidad de las cosas, y por tanto su complejidad, a la contingencia. Los eventos históricos dependen de extraños accidentes, así que si la cinta de la historia se pasa muchas veces con pequeñas diferencias en las codiciones iniciales, el resultado diferirá bastante cada vez.
En las ciencias blandas, donde predomina la contingencia, es imposible la predicción a largo plazo. Por ejemplo, una ciencia como la evolución biológica, es incapaz de predecir el por qu´e hay humanos y elefanes. La vida, tal como la vemos hoy día es sólo un posible resultado entre miles de otras raras posibilidades. Un evento poco probable ocurre porque hay tantos otros eventos tan poco probables que podrían ocurrir.
Pero ¿qué propiedades subyacentes hacen a la historia y a la biología tan sensibles a minúsculos eventos accidentales? En otras palabras, ¿cuál es la subyacente naturaleza de la dinámica que lleva a la interdependencia de eventos y, por tanto, a la complejidad? ¿Por qué pueden haber incidentes que tienen consecuencias globales dramáticas? ¿Por qué la dicotomía de las ciencias en dos grupos tan dispares con diferentes métodos y estilo, ya que presumiblemente todos los sistemas en un último análisis obedecen las mismas leyes de la naturaleza?
Lo que necesitamos es, de acuerdo con Bak, una ciencia de la complejidad.
¿Qué puede explicar una teoría de la complejidad?
Si todo lo que podemos hacer en la ciencias blandas, complejas, es monitorear eventos y hacer predicciones a corto plazo usando cómputo masivo, entonces no hay lugar para los físicos en las ciencias blandas y, pro tanto, deberían dejar el estrado para los “expertos” que tienen un conocimiento detallado acerca de
sus campos particulares. Si uno es incapaz de predecir algo, entonces ¿cu ál es el punto?
John Maynard Smith, autor de The Theory of Evolution, dijo que él no encontraba interesante el tema de la complejidad, precisamente porque no ha explicado ningún hecho de la naturaleza en detalle.
En efecto, cualquier teoría de la complejidad debe parecer insuficiente. La variabilidad bloquea toda posibilidad de que observaciones detalladas puedan condensarse en un pequeño número de ecuaciones matemáticas, como para las leyes fundamentales de la física. Cuando mucho, la teoría puede explicar por qué hay variabilidad, o qué tipo de patrones pueden surgir, no cuál va a ser el resultado de un sistema particular.
Una teoría de los sistemas complejos debe necesariamente ser abstracta. Por ejemplo, la teoría de la vida, en principio, debe ser capaz de describir todos los posibles escenarios para la evolución. Debería ser capaz de describir los mecanismos de la vida en Marte, si la vida fuera a ocurrir allí. Este es un paso extremadamente precario. Cualquier modelo general que pudiramos construir no puede tener ninguna referencia específica a especies actuales. El modelo ni siquiera pudiera referirse, tal vez, a procesos químicos básicos, o a las moléculas
de ADN que son partes integrales de cualquier forma de vida conocida.
¡Debemos aprender a liberarnos para ver las cosas justo como son! ¡Una visión científica radical, en verdad! Si, siguiendo métodos científicos tradicionales, nos concentramos en una descripcin exacta de los detalles, perdemos perspectiva. Una teoría de la vida es probablemente una teoría de un proceso, no un recuento detallado de detalles totalmente accidentales de ese proceso, tal como la emergencia de humanos.
La teora debe ser estadstica y por tanto no puede generar detalles específicos. Mucho de la teoría de la evolución, como la presenta el libro de Maynard Smith, es formulada en términos de evidencia anecdótica de los varios mecanismos en juego. Para Bak, la evidencia anecdótica sólo tiene valor si se puede reunir bastante para establecer un hecho estadístico. La colección de evidencia anecdótica sólo puede ser una meta intermedia. La confrontación entre teoría y
experimentos u observaciones, esencial para cualquier aventura científica, tiene lugar al comparar los aspectos estadísticos de patrones generales.
De hecho, los físicos están acostumbrados a tratar con teorías probabilísticas, en las que no se pueden predecir los resultados de un experimento—sólo ciertos aspectos estadsticos. Tres teoras fundamentales en física son de naturaleza estadstica. Primero, la mecnica estadística que trata con grandes sistemas en equilibrio, como el gas de átomos que nos rodea, y el cual sólo puede describirse a través de valores promedio de propiedades macroscópcias. Segundo, la mecánica cuántica que nos dice que no podemos predecir simultáneamente la posición y
velocidad de una pequeña partícula como el electrón, sino sólo la probabilidad de que un experimento lo encuentre en un cierto lugar. Tercero, la teoría del caos que nos dice que muchos sistemas mecánicos simples, como péndulos que se empujan periódicamente, pueden mostrar comportamiento inpredecible.
Esto, que puede ser de poca consolación para los que estudian terremotos o la vida, es algo con lo que hay que vivir. En general, el problema con entender nuestro mundo es que no tenemos nada con que compararlo. No obstante, hay un número de observaciones generales a través de las ciencias individuales que no pueden entenderse dentro del conjunto de referencias desarrolladas dentro de los dominios científicos específicos. Estos fenómenos son la ocurrencia de eventos catastróficos de gran magnitud, fractales, ruido 1/f, leyes de potencia, etc. Una
buena prueba de la teoría de la complejidad es su habilidad para explicar estas observaciones generales. ¿Por qué son universales? esto es, ¿por qué surgen en todos lados?
Criticalidad auto-organizada
El hecho de que los fenmenos sealados arriba siguen todos un patrón de ley de potencias (una línea recta en una gráfica de logarítmica), lleva a Per Bak, a proponer que quizá la teoría que estamos buscando sea la criticalidad auto-organizada (SOC, por sus siglas en inglés). Los sistemas SOC evolucionan hacia un estado crítico complejo sin interferencia de agentes externos, y tiene lugar durante largos periodos transientes. Por ello, la frase “no puedes entender el presente sin entender la historia” toma un significado más preciso y profundo. Las leyes de los terremotos no pueden entenderse solamente estudiando los terremotos que ocurren en una vida humana, sino que se tienen que tomar en cuenta los procesos geofísicos que han ocurrido por cientos de millones de años. La evolución biológica no puede entenderse estudiando en el laboratorio cómo evolucionan un par de generaciones de ratas o bacterias.
En la teora de SOC, basada en lo que ocurre en una pila de arena, a la que se le van agregando granitos de arena. las grandes avalanchas se producen por una reacción en cadena de pequeñas avalanchas. Así, las grandes avalanchas, y no el cambio gradual, constituye la liga entre los comportamientos cuantitativo y cualitativo, y forma la base para fenómenos emergentes.
Si este marco es el correcto, entonces debemos aceptar la inestabilidad y
las catástrofes como inevitables en biología, la historia y la economía. Debido a que el resultado es contingente de eventos pequeños específicos en el pasado, debemos también abandonar la idea de determinismo y predicci´on a largo plazo. Aún cuando hay muchos más eventos pequeños que grandes, la mayoría de los cambios del sistema está asociada con los eventos grandes y catastróficos. La teoría de criticalidad auto-organizada puede verse como la justificación teórica del catastrofismo.
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viernes, 15 de agosto de 2008
CONSTRUCTIVISMO & REALISMO
Angel Figueroa Soto
Centro de Geociencias, UNAM.
Cultural e históricamente la humanidad tiende a tener cierta seguridad en que todo lo que percibimos o vemos es lo que existe, como una posición realista de que hay certeza de que, lo que captamos es lo real.
La observación no puede mostrarnos de una manera real lo que sucede en la naturaleza, debido a que lo captado por la observación depende de cada observador.
La solidez de la existencia radica en lo que observamos, pero cuado observamos con más detalle, podemos darnos cuenta de que "no vemos que no vemos"; este aforismo, desde mi punto de vista, no tiene lugar para la concepción de hechos en la ciencia, puesto que la ciencia que conocemos se ayuda de experimentos que, partiendo de la observación, se obtienen hechos. Sin embargo un ejemplo es el punto ciego del ojo, que a pesar de dicha discontinuidad en la retina, vemos todo como un continuo de imágenes, confirma que no vemos que no vemos.
Otro ejemplo son los colores que observamos, que dependen de la experiencia que previamente hemos tenido con dichos colores en nuestro sistema neurobiológico y lo que este determina, y no de la determinación que hemos hecho con base en el espectro electromagnético. En dicho fenómeno, nombramos los colores no por su explicación por medio del espectro electromagnético, sino con los estados de actividad neuronal.
A partir de este experimento podemos ver que nuestra actividad neuronal acerca de cierto fenómeno está determinado por la estructura individual de cada persona y no por las características del agente perturbado, podremos encontrar algo resbaladizo en algo que estábamos habituados a que fuera sólido siempre.
Como crítica al realismo, las experiencias son completamente personales, y validada por nuestra estructura humana, por lo que NO podemos considerar el fenómeno del conocer como si existieran hechos captables que existen independientemente de nosotros.
Referencias:
Alan F. Chalmers, 1984. Qué es esa cosa llamada ciencia?: una valoración de la naturaleza y el estatuto de la ciencia y sus métodos
Stephen Hawking, 2001. El universo en una cáscara de Nuez.



