dimarts, 25 de setembre del 2018

DEL DOGMATISME A L' EXPERIMANTACIÓ

File:Kepler-solar-system-1.png

Des de molt antic l' ésser humà va començar a buscar en el cel la resposte sobre preguntes sobre el nostre origen i el de tot l' Univers. De forma intuitiva, en diverses cultures, es van desenvolupar idees sobre quines serien les lleis subjacents al funcionament del món. En vàries d' aquestes cultures, entre elles la de l' antiga Grècia, tenien la idea de que devien d' existir dos mons, un celestial i un altre terrenal, que seguirien respectivament lleis perfectes i imperfectes, respectivament.

Les lleis perfectes sobre les que es fonamentaria el món celestial haurien d' estar assentades en idees perfectes; Plató i Aristòtil, entre d' altres, defensaren que tals idees perfectes haurien d' estar bases en figures geomètriques perfectes, els 5 sòlids platònics, d'una bellesa i precisió matemàtica exclusiva, i que farien correspondre amb els 4 elements fonamentals i l' éter, espai buit o Univers.

Però el període de temps que va durar l' imperi grec va ser molt ampli i va donar lloc a que diversos pensadors trovaren formes diferents d' interpretar quin era el nostre lloc en el mon i la relació que tenia amb l' Univers. De fet, ja en aquella època, Aristarc de Samo va acunyar un model heliocèntric al afirmar que els planetes, cossos errants que no seguien les trajectòries circulars de la resta de les estreles, havien de girar al voltant del Sol, igual que la Terra. Però desafortunadament el model geocèntric de Ptolomeu (qui, per cert, va inventar també l' horòscop) és al que se li va donar credit, en gran part perquè és en el que creia Aristòtil, fervent defensor dels sòlids platònics i la separació del món de les idees del de la realitat, tan com defensava el seu mestre, Plató (de forma molt eloquent en el mite de la caverna).

Els grecs com a bons teòrics, van ser molt avançats en matemàtiques, especialment en trigonometria. Crida l' atenció, que ja en aquella època, Eratòstenes fora capaç d' aplicar-les per a mesurar el radi de la Terra. També destaca el fet que, entre tans homes i tantes idees dogmàtiques, haguera pogut haver una gran pensadora, adelantada al seu temps, com ho va ser Hypathia d' Alexandria, que va millorar l' astrolabi, instrument amb el que realitzar mesures astronòmiques i simplificar conceptes matemàtics que serien tant important més avant en l' estudi de les forces gravitatòries entre cossos celestes, com els de les seccions còniques obtingudes a partir del con d' Apoloni.


Va ser en el món àrab que la ciència va ressorgir al incorporar a la mateixa un nou aspecte que resultaria fonamental: l' experimentació. Per mig de l' experimentació Jabir Ibn Jayyan va posar els fonaments de la química, aïllant substàncies tant important com l' àcid sulfúric o l' àcid nítric a partir de minerals per escalfament i destil·lació i Alhazen de Basora els va posar per a l' òptica.

Els coneixements pràctics d' òptica obtinguts pels àrabs, versats en el tallat de lentst i espills cada volta de major qualitat va ser transmesos a un monje franciscà que es va guanyar la confiança d' alguns d' aquests mestres durant la seua estança a Al-Andalus, sent molt valuosa la seua contribució al disseminar-los per Europa: Roger Bacon.

A Europa, alguns erudits s' atreveixen a oposar-se a pensament dogmàtic i castigador de l' època. Copèrnic recupera les idees heliocèntriques d' Aristarc de Samo, prenent la precaució de que siguen publicades molt poc avans de la seua mort. El seu discípul. Giordano Bruno, més osat, per defensar-les públicament i plantejar la possibilitat de que hi hagen altres planetes, qui sap si no amb vida també, és cremat a la foguera con a heretge. 

Réné Descartes planteja la necessitat de dubtar de tot per a no caure en el dogmatisme i aplicar el racionalisme per a desenvolupar el coneixement, el qual trovem en la seua forma més pura que es recolza en les matemàtiques. Galileu concreta les idees de Descartes i l' herència de Alhazen donant-li un gran impuls a la ciència al definir i aplicar el mètode científic a diferents àmbits d' estudi:
  • caiguda de cossos des de la torre de Pisa.
  • caiguda de cossos per plans inclinats; mesura de l' acceleració de la gravetat prop de la superfície de la Terra (g = 9'8 m/s2).
  • estudi del pèndol físic.
  • invenció del telescopi; importants descobriments astronòmics.
En la mateixa època Johannes Kepler trova les lleis físiques que descriuen la forma en la que es mouen els planetes al voltant del Sol. Kepler ha de superar el seu prejudici platònic i acceptar el resultat dels seus precisos càlculs al estudiar les dades de l' òrbita de Mart al voltant del Sol obtingudes pel noble danès Tycho Brahe des de l' observatori astronòmic més gran de l' època - actualment se sap que qualsevol de les òrbites corresponents amb qualsevol de les 4 seccions còniques son possibles.

Isaac Newton trovaria la forma d' explicar que la llei per la que una poma cau d' un arbre i la que descriu el moviment de la Lluna al voltant de la Terra és la mateixa: la Llei de la Gravitació Universal. Aquest fet tindria unes conseqüències filosòfiques importantíssimes, ja que s' havia demostrat que les lleis del Cel i les de la Terra no eran diferents, sino les mateixes. I curiosament, això ho va poder demostrar gràcies a la formulació de les Lleis de Kepler (especialment a partir de la tercera, sense voler a entrar als detalls sobre com), la naturalesa intrínseca de les quals era, des del punt de vista aristotèlic tan influent, imperfecta.

NewtonsLawOfUniversalGravitation
Un coetani de Newton i gran rival seu en la Royal Society de Londres (els dos la van presidir), Robert Hooke, va perfeccionar el microscopi i va utilitzar-lo per a vore cèl·lules mortes per primera vegada.

Però no va ser a fins a la segona meitat del segle XVIII que Herny Cavendish va poder demostrar experimentalment que la teoria de la gravitació universal de Newton era certa i indirectament obtindre el valor de la massa de la Terra. El propi Cavendish també va ser capaç d' aïllar l' hidrogen per primera vegada, al fer reaccionar àcid sulfúric amb un metall. I en seguida va aconseguir crear aigua artificialment en un laboratori al fer-lo reaccionar mesclant-lo amb oxigen (s' havia descobert feia molt poc) i provocar una xispa. Quedava definitivament demostrat que l' aigua no podria ser considerat com un element primordial tal i com encara es concevia des de l' antigua Grècia.

GALILEU I EL TELESCOPI


Galileu va ser un prolífic científic i inventor. Un dels seus últims i més rel·levants invents va ser el telescopi. De fet, no és que Galileu inventara el telescopi del no res. En realitat, a Galileu li va arrivar un model d' ullera de canó de llarga vista a través de comerciants holandesos. Oficialment s' atribueix a l' almany establert a Holanda Hans Lippershey la patent de tal ullera. Però hi ha indicis de que un òptic de Girona, Joan Roget,  l' havia creada amb anterioritat però no es va prendre la molestia de registra l' invent.

En qualsevol cas, Galileu va intentar millorar-ne la seua capacitat d' ampliació, tot i que val dir que no li va ser molt fàcil: la majòria dels seus prototips no van tenir la més mínima utilitat. Però finalment va aconseguir crear un model amb una lent divergent que evitava la inversió de l' imatge i que tenia un augment suficient com per a, dirigit cap al cel.
Galilei telescope
Gràcies al telescopi Galileu va fer observacions que van donar lloc al descobriment de fets astronòmics molt importants:
  • l' existència dels cràters de la Lluna.
  • l' existència de les taques solars.
  • les fases de Venus que demostraven que aquest orbitava al voltant del Sol.
  • l' anell de Saturn (tot que que es veia de una forma molt difosa; no seria fins prou més avant que Huygens l' apreciaria amb suficient claretat).
  • tres punts que giraven al voltant de Jùpiter. Hui sabem que són quatre i es corresponen amb les seues llunes: Calixto, Europa, Galímenes i Ió.
Bertini fresco of Galileo Galilei and Doge of Venice

dilluns, 17 de setembre del 2018

GALILEU I EL PÈNDOL SIMPLE


Justus Sustermans - Portrait of Galileo Galilei, 1636
 
Galileu va sentir gran curiositat d' estudiar a què es devia la forma en la que es movia el canelobre de la catedral de Pisa.
 
 
A tal propòsit va montar-se en casa un pèndol simple i va començar a formular hipótesis sobre de quina manera podrien afectar diverses magnituts al moviment del pèndol:
 
Quines hipótesis formularies sobre què i com afecta al temps que tarda el pèndol en anar i tornar quan el desplacem del seu centre (període d' oscil·lació)?
 
Com comprovaries aquestes hipòstesis?

EL PLANO INCLINADO


Quizás lo que pensó Galileo Galilei al ocurrírsele la idea del plano inclinado fue "si quieres conquistar el espacio, ve despacio". El hecho es que dejar caer objetos de diferente peso y tamaño desde lo alto de la torre de Pisa podía dar una idea cualitativa de la forma en qué éstos caían. Pero caían demasiado rápido como para poderlo medir.

Por eso Galileo decidió experimentar con planos inclinados, ya que éstos permitían ralentizar el movimiento. El movimiento se podía descomponer en dos componentes, una horizontal y otra vertical, que compuestas vectorialmente daban cuenta del movimiento total del objeto que rodaba hacia abajo. De ambas componentes, solamente la vertical estaba sometida a la fuerza de la gravedad. Al ser el movimiento más lento permitía medir con mayor precisión la posición y el tiempo en diferentes instantes. El experimento histórico que se usó a tal fin puede verse en el museo de la ciencia de Florencia y una excelente reproducción del proceso experimental que se siguió puede encontrarse en su museo virtual.
 
Gracias a este estudio Galileo pudo concluir por primera vez que todos los objetos que caen lo hacen con una aceleración constante y pudo obtener una primera medida de la constante de la gravedad, cuyo valor sabemos a día de hoy es de g = 9,81 m/s2.

LA TORRE DE PISA

 

Galileo Galilei fue uno de los hombres que lideró el cambio profundo de mentalidad que dio al traste con catorce siglos de una visión aristotélica del mundo en el que las ideas y las creencias preponderaban por encima de la experimentación y la lógica.

Al respecto de cómo los cuerpos caen hacia la Tierra, Galileo emprendió la tarea buscando mecanismos para poder medir los tiempos repitiendo los experimentos de caída libre con diferentes cuerpos de distintos tamaños y pesos.
 
 
Precisamente aprovechando la inclinación de la Torre de Pisa es que Galileo Galilei experimentó con la caída libre de objetos para acabar demostrando que todos caen con la misma aceleración sea cual sea su masa, lo que contradecía la visión de Aristóteles según la cuál los más pesados llegarían antes. Claro que este principio no es absolutamente cierto excepto que estemos en el vacío.
 
 
Todos los cuerpos caen con la misma aceleración gravitatoria al margen de cual sean su masa. Galileo Galileo demostró este hecho allá por el año 1589 dejando caer simultáneamente dos objetos de masas diferentes desde lo alto de la torre de Pisa.
 
Más adelante el mismo Galileo conseguiría medir la constante de la gravedad utilizando planos inclinados con lo que ralentizaba el movimiento de caída. Además, así se puede plantear el problema en dos dimensiones y calcular el tiempo a partir de la distancia horizontal recorrida si al abandonar el plano aun tuviera el objeto que recorrer una distancia vertical hasta llegar al suelo.
 
Pero fue el célebre Isaac Newton quien encontró que la fuerza que está detrás de la caída libre de los cuerpos en la Tierra es la misma que da cuenta de las órbitas de los planetas alrededor del Sol: la fuerza de la gravedad. Este hecho fue demostrado y medido posteriormente por Cavendish en un meticuloso experimento (cuyo propósito inicial era medir el peso de la Tierra). Eso propició un importante cambio de mentalidad al establecerse por primera vez una relación entre las leyes del Cielo y de la Tierra, algo inconcebible hasta ese momento.
Tanto la formulación teórica como su demostración experimental pusieron de relieve que la fuerza gravitatoria es SIEMPRE DE CARÁCTER ATRACTIVO. De hecho, hoy en día se sabe que de todas las fuerzas conocidas, la gravitatoria es la más débil, pero al ser siempre atractiva puede tener efectos notables al ser siempre aditiva entre dos volúmenes de masa, como sucede con la acción de la Luna sobre las gotas del mar provocando las mareas. Valga el dicho en este caso de que la unión hace la Fuerza.

diumenge, 9 de setembre del 2018

EL MÈTODE CIENTÍFIC

Método científico
 
Al aplicar el mètode cientític, realment, si es comprova que la hipòtesi és falsa, es pot replantejar o rebutjar completament.
 
Scientific Method 3


PENSAMENT ÚNIC / PENSAMENT CRÍTIC

Hi ha un moment crucial en la història de la ciència. És aquell en el que es comença a passar d' un món basat en l' autoritarisme basat en determinats dogmes (en el que destaquen la visió aristotèlica, certs prejudicis platònics i determinats dogmes de fe com el mite d' Adàn i Eva que dona lloc a una visió en la que les lleis del Cel i les de la Terra són diferents) a un món fonamentat en la raó que analitza fets verificables experimentalment.

En la introducció de l' assignatura volem revisar les idees i els fets més crucials de personatges històrics que van pertànyer a aquestes dos maneres de vore el món, les seues contribucions, especialment en el període de la Grècia Antigua i el Renaixament, però també al món àrab o altres.

A tal propòsit, a cada alumne de l' assignatura se li demana:
  • la creació d' un blog per a l' assignatura, el nom del qual serà:
    • nom i cognom/s de l' alumne + '_' + culturacientifica.blogspot.com
  • la creació d' una entrada en la que desenvoluparà una de les següents temàtiques escrit amb paraules pròpies ( no copy-paste), possible inclusió de vídeos, imatges (que puguen ser compartides segons els drets d' autor associats) i enllaços a altres blogs i/o pàgines web:
    1. Demòcrit: visió atomista (Marina).
    2. Aristarco de Samo: model heliocèntric en l' Antiga Grècia. (Nerea)
    3. Eratóstenes: mesura del radi de la Terra. (Axel)
    4. Ptolomeo: model geocèntric en la Grècia Antiga. (Andrea)
    5. Plató: els 4 elements i els 5 sòlids platònics (Zainab).
    6. Aristòtil: principals idees filosòfiques i influència. (Alba)
    7. Hypatia d' Alexandria: història i principals contribucions. (Vini)
    8. Jabir Ibn Hayyan: el pare de la química. Destilació de l' àcid sulfúric. Importància. (Eugenia)
    9. Alhazen de Basora: estudi de la llum basat en l' experimentació. (Karen)
    10. Roger Bacon: paper en la disseminació dels coneixements d' Òptica dels àrabs d' Al-Andalus per Europa. (José Pérez)
    11. Descartes: fets biogràfics i aportacions científiques (Carlos Romero)
    12. Galileu: el mètode científic. Estudi de la caiguda de cossos. Determinació de l' acceleració de la gravetat. Desenvolupament del telescopi. (Bea)
    13. Copèrnic: de nou tornem al model heliocèntric. Com hi arriva? Conseqüències filosòfiques i personals. (Nazari)
    14. Giordano Bruno: discípul de Copèrnic. Vida valenta i transgressora. Condemnat a morir a la foguera per la "Santa Inquisició". (Micaela)
    15. Johannes Kepler: astrònom i astròleg. Determinació de les 3 Lleis de Kepler. (David Lloret)
    16. Isaac Newton: referents biogràfics, descobriment de la força de la gravitació universal. L' últim alquimista. (Sergi Texidó)
    17. Robert Hooke: el microscopi; primera observació d' una cèl·lula.(Juanba)
    18. Henry Cavendish: confirmació experimental de la llei de la gravitació universal, determinació de la massa de la Terra, descobriment de l' hidrogen i síntesis de l' aigua a partir del seus elements. (Anastasia)