Orden, desorden y Orden, desorden y caos:caos:

principios fundamentales para entender principios fundamentales para entender

el mundoel mundo que nos rodeaque nos rodea

Dr. Gerardo García NaumisDr. Gerardo García Naumis

Instituto de Física, UNAMInstituto de Física, UNAM

OrdenOrden

Todos los pueblos han Todos los pueblos han observado desde la observado desde la antigüedad diversos antigüedad diversos fenómenos que se repiten fenómenos que se repiten una y otra vez:una y otra vez:

-el sol aparece -el sol aparece aproximadamente por el aproximadamente por el este cada día, se pone este cada día, se pone aproximadamente por el aproximadamente por el oeste.oeste.

-las estaciones se repiten -las estaciones se repiten después de 365 “puestas después de 365 “puestas de sol”de sol”

La luna repite sus La luna repite sus movimientos cada 29 ½ movimientos cada 29 ½ “puestas de sol”. Esto “puestas de sol”. Esto permite PREDECIR permite PREDECIR eclipses, tal como se eclipses, tal como se observa en la reproducción observa en la reproducción de una tabla de eclipses de una tabla de eclipses hecha por los Mayas, la cual hecha por los Mayas, la cual aparece en el códice de aparece en el códice de DresdeDresde

Venus tiene un ciclo Venus tiene un ciclo de 225 puestas de solde 225 puestas de sol

Marte de 687 puestas Marte de 687 puestas de solde sol

Una vez más, los mayas Una vez más, los mayas descubrieron este descubrieron este orden cíclico.orden cíclico.

El orden está en todas partes...El orden está en todas partes...

El orden es en realidad lo que El orden es en realidad lo que llamamos simetría, es decir, llamamos simetría, es decir,

consiste en descubrir patrones que consiste en descubrir patrones que se repiten ya sea en el tiempo o el se repiten ya sea en el tiempo o el

espacio.espacio. Ejemplo: Una objeto tiene una línea de simetría si una de sus mitades Ejemplo: Una objeto tiene una línea de simetría si una de sus mitades

es la imagen en el espejo de la otra es la imagen en el espejo de la otra

¿Es simétrica una mariposa?¿Es simétrica una mariposa?

La simetría en un espejo está alrededor de La simetría en un espejo está alrededor de nosotros! pero ya nos parece tan “natural” que nosotros! pero ya nos parece tan “natural” que nunca preguntamos el porqué a la naturaleza le nunca preguntamos el porqué a la naturaleza le

gusta la simetría.gusta la simetría.¿Tienen alguna sugerencia?¿Tienen alguna sugerencia?

Si esa pregunta les dá curiosidad, ya empiezan a Si esa pregunta les dá curiosidad, ya empiezan a pensar como CIENTIFICOS!!!!!!!!!!pensar como CIENTIFICOS!!!!!!!!!!

Simetría HumanaSimetría Humana

Este dibujo de Leonardo Este dibujo de Leonardo da Vinci muestra la da Vinci muestra la

simetría humanasimetría humana

A los humanos también nos gusta la A los humanos también nos gusta la simetríasimetría……

Tiene 3 simetrías de “espejo”, pero ademas si giro Tiene 3 simetrías de “espejo”, pero ademas si giro el triángulo 120 grados me queda lo mismoel triángulo 120 grados me queda lo mismo

En la física la simetría es En la física la simetría es fundamental; CONSECUENCIASfundamental; CONSECUENCIAS

El tiempo es homogéneo: es decir, El tiempo es homogéneo: es decir, pensamos que un experimento aislado en el pensamos que un experimento aislado en el espacio, no depende de la hora y el día en espacio, no depende de la hora y el día en que se hace.que se hace.

CONSECUENCIA: la ENERGIA se CONSECUENCIA: la ENERGIA se conserva; no se crea ni se destruye.conserva; no se crea ni se destruye.

El espacio es homogéneo, un experimento no debe depender del lugar donde se El espacio es homogéneo, un experimento no debe depender del lugar donde se hagahaga

CONSECUENCIA: el “impulso” y el “impulso angular se conservan”. También se CONSECUENCIA: el “impulso” y el “impulso angular se conservan”. También se conoce como lEY DE ACCIÖN Y REACCIÖNconoce como lEY DE ACCIÖN Y REACCIÖN

¿Qué significa esto? El “impulso” es la cantidad de movimiento, es decir, la velocidad ¿Qué significa esto? El “impulso” es la cantidad de movimiento, es decir, la velocidad por la masa (mv). En un sistema, la suma de momentos es CONSTANTE.por la masa (mv). En un sistema, la suma de momentos es CONSTANTE.

Una locomotora lenta puede tener el mismo impulso que una bala, la cual es mucho Una locomotora lenta puede tener el mismo impulso que una bala, la cual es mucho menos pesada pero muchísimo mas rápida. Así, el efecto en un choque con una menos pesada pero muchísimo mas rápida. Así, el efecto en un choque con una bala es tan destructivo como uno con una locomotora.bala es tan destructivo como uno con una locomotora.

Los átomos también se unen de Los átomos también se unen de manera simétricamanera simétrica

Y su Y su teoría es teoría es

la la misma misma que nos que nos

dice dice como como

llenar un llenar un piso con piso con baldosasbaldosas

La simetría nos permitió descubrir La simetría nos permitió descubrir los bloques fundamentales del los bloques fundamentales del

mundomundo

MateriaMateriaAtomos

Protones Neutrones Electrones

Quarks Quarks

Atomos

“FuerzasFuerzas”: Interacción entre materia

Luz (fotones), fuerzas nucleares, gravitones

(Los quarks se descubrieron analizando las simetrías de un octaedro; a esto se leconoce como el camino de los ocho pétalos)

El mundo según los físicosEl mundo según los físicos

¿Y el desorden? ¿Y el desorden?

¡Recién se empieza a estudiar en el siglo XIX!

¿Y como pasamos del orden al ¿Y como pasamos del orden al desorden y viceversa?desorden y viceversa?

La respuesta es muy reciente (1970), y provino del La respuesta es muy reciente (1970), y provino del surgimiento de la teoría del CAOS.surgimiento de la teoría del CAOS.

Observen el humo del cigarro, cerca del cigarro hay ORDEN yObserven el humo del cigarro, cerca del cigarro hay ORDEN y después aparece DESORDEN, ¿Cómo describen lo que pasa?después aparece DESORDEN, ¿Cómo describen lo que pasa?

Noten como los pequeños vórtices se hacen grandotes…

El caos ocurre mediante la aparición de El caos ocurre mediante la aparición de una simetría que se nos había olvidado a una simetría que se nos había olvidado a los científicos, invariancia frente a los científicos, invariancia frente a “cambios de tamaño”, a lo cual le “cambios de tamaño”, a lo cual le llamamos fractalidadllamamos fractalidad

Ejemplos de fractalesEjemplos de fractales

El Himalaya visto desde un satélite

Coliflor

Paisaje generado por computadora usando “algoritmos fractales”

Rayo sobre Phoenix

ConclusionesConclusiones Hacer física es describir la naturaleza, por ello los físicos Hacer física es describir la naturaleza, por ello los físicos

son “observadores”.son “observadores”. Lo primero es buscar patrones que se repitan.Lo primero es buscar patrones que se repitan. Cuando no se repitan, fijarse cuando se dejan de repetir! Cuando no se repitan, fijarse cuando se dejan de repetir! Desde hace al menos 4000 años, la humanidad está en esta Desde hace al menos 4000 años, la humanidad está en esta

búsqueda de “patrones”.búsqueda de “patrones”. Ustedes saben del Universo mucho mas que todas las otras Ustedes saben del Universo mucho mas que todas las otras

especies y generaciones que habitaron este planeta. Ustedes especies y generaciones que habitaron este planeta. Ustedes pueden saber el origen del Universo, el origen de la vida, los pueden saber el origen del Universo, el origen de la vida, los bloques fundamentales de la materia, sabemos ir al espacio, bloques fundamentales de la materia, sabemos ir al espacio, transmitir información, etc. etc. Disfruten todo ese transmitir información, etc. etc. Disfruten todo ese conocimiento que son el legado de millones de años de conocimiento que son el legado de millones de años de evolución!!!!evolución!!!!

¿Se imaginan todos los nuevos conocimientos que aportarán ¿Se imaginan todos los nuevos conocimientos que aportarán ustedes a las generaciones que les siguen? ustedes a las generaciones que les siguen?