Taller de Ciencia para Jóvenes, CIMAT, Guanajuato, 23-28 de Julio, 2018

Descripción de los cursos de la mañana

Contenido:
Física: La revolución cuántica
Francisco Soto-Eguibar , Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (Puebla), feguibar@inaoep.mx

La revolución cuántica es la revolución científica más importante en la historia de la humanidad. La teoría cuántica, junto con la teoría de relatividad, surgió a los incios del siglo XX, cambiando de manera fundamental la forma en que entendemos el mundo. Nos mostró que a nivel átomico el Universo es bastante más complicado de lo que se pensaba.

La revolución cuántica influyó fuertemente en todas las ciencias exactas, principalmente en la física, química y en varias áreas de la biología. Incluso las matemáticas se vieron afectadas, ya que varias de sus áreas debieron de ser desarrolladas y ampliadas para poder formular correctamente las teorías cuánticas.

Pero la revolución cuántica no solo cambió las ciencias exactas, sino que tuvo un impacto tecnológico gigantesco. Tecnologías modernas, como la electrónica y las comunicaciones, hubieron sido imposibles de desarrolllar sin la teoría cuántica.

El impacto de la revolución cuántica no solo fue científico y tecnológico, sino también filosófico. La forma en que concebimos al mundo actualmente ha sido profundamente influenciada por las teorías cuánticas.

Sin embargo, la mayoría de los fenómenos cuánticos siguen ser sin ser entendidos. La polémica acerca de los fundamentos de la mecánica cuántica continua, y continuará por muchos años. Lo paradójico de muchos de los resultados experimentales de los últimos años muestran que aún queda mucho trabajo por hacer para entender el micromundo.

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En este curso seguiremos el hilo de la historia para explicar en qué consistió la revolución cuántica y cuáles son los fenómenos más asombrosos y paradójicos del mundo de los átomos y de las partículas elementales.

La otra gran revolución de la física de principios del siglo XX fue la teoría especial de la relatividad. Dado que estás dos revoluciones tienen orígenes comunes, explicaremos también en que consistió dicha revolución y trataremos de analizar sus consecuencias, que desde el punto de vista de nuestras concepciones mesoscópicas del espacio y el tiempo, son demoledoras.

Biología: La máxima expresión de la evolución; la magia, misterio y manejo de nuestras orquídeas
Anne Damon, El Colegio de la Frontera Sur (ECOSUR) (Tapachula, Chiapas), adamon@ecosur.mx

Las orquídeas se encuentran en la cima de la evolución de las plantas: en el planeta hay casi 30,000 especies de ellas (cerca de 10% de las especies de plantas). Son plantas misteriosas, muy diversas y extrañas; viven en formas que nunca se imagina.

Vamos a empezar este mini-curso por conocer la importancia de las plantas en general, su contribución a la vida en nuestro planeta y a nuestras vidas; ¡es sorprendente todo lo que pueden hacer y aportar!

Las plantas no pueden moverse, no pueden elegir pareja, pero sí quieren reproducirse; entonces ¿cómo lo hacen? Vamos a conocer el proceso de la polinización: desde las patas y otras partes de los cuerpos de los polinizadores (insectos), hasta las diversas formas y presentaciones del polen y las estrategias de las plantas para atraer a los polinizadores hacía sus flores. Las plantas y los polinizadores son los arquitectos de la vida.

Desde hace mucho tiempo el ser humano está en conflicto con su entorno; parece que ya no le satisface la belleza y abundancia de la naturaleza y no ha aprendido sobrellevar los extremos climáticos naturales. Incluso, está contribuyendo a que se agudicen estos fenómenos. ¿Cuáles son las realidades y retos que enfrentamos los seres humanos para mantener la integridad de los ecosistemas? En corto, ¿que podemos hacer para asegurar el futuro de las plantas?

Aplicando lo visto en el curso, concluiremos con un planteamiento de las estrategias necesarias para lograr un manejo sustentable de nuestras orquídeas de México.

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Temario tentativo:

Matemáticas: Geometría e imaginación
Gil Bor, Cimat, gil@cimat.mx

¿Es posible imaginar un "espacio" con más de 3 dimensiones? ¿Un "plano" en donde no hay rectas paralelas, o sea cualquier par de rectas se intersectan? ¿En donde la suma de los ángulos en un triángulo no sea 180 grados? ¿En donde se puede tapizar un "plano" con pentágonos regulares?

La respuesta a todas estas preguntas, y muchas más, es "sí". Empezando en el siglo 19, con la creación de geometrías "no euclideanas", la geometría se ha convertido en una de las tres áreas más activas y fructíferas de las matemáticas modernas (las otras dos áreas son el análisis y el álgebra). Durante el siglo 20 los físicos han usado esta riqueza de construcciones geométricas para formular nuevas teorías acerca del espacio-tiempo (la teoría de relatividad) y la materia (teorías de campos, partículas elementales y más recientemente la polémica "teoría de cuerdas"); así que hoy en día muchas de estas "geometrías locas" son muy realistas.

En este curso intentaremos conocer algunos de los emocionantes desarrollos de la geometría moderna. Los requisitos para poder seguir el curso son mínimos: los conceptos y resultados básicos de geometría euclideana (triángulos, rectas y círculos, fórmulas de área y perímetro) y un poco de álgebra. El requisito principal es mente abierta a ideas nuevas, a veces abstractas y nunca vistas antes en la escuela. Dada la poca duración del curso y el carácter avanzado del material (algunos de los temas, como la geometría riemanniana y la topología, no se estudia en la universidad hasta el posgrado), la discusión sería en su mayoría informal e intuitiva, apoyada por muchos dibujos e imaginación...

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Temario tentativo: geometría y topología de superficies (Euler, Gauss y Riemann), geometría hiperbólica (Lobachvesky, Klein y Poincaré), geometría del espacio-tiempo (Minkowski, Lorentz y Einstein).

Química: Una ventanilla a la química contemporánea
Mariano Sánchez Castellanos y Silvia Citlalli Gama Gonzalez, Fac. de Química de la UNAM (Cd. de México), msanchezcastellanos@gmail.com, silviacitlalli@gmail.com

¿Cuántas veces hemos escuchado que un químico debe aprender de memoria la tabla periódica de los elementos? La enseñanza de la química a nivel bachillerato pocas veces nos muestra el lado más interesante de la química: el intuir, razonar y comprender los procesos químicos que están presentes en nuestra vida cotidiana y que son fundamentales en el desarrollo tecnológico que estamos viviendo.

En este curso exploraremos un aspecto fundamental de la química moderna: el análisis cuantitativo en el cual emplearemos reacciones químicas para cuantificar algún compuesto; esto es, no nos conformaremos con la observación cualitativa de cambios de color, estado o temperatura, sino que utilizaremos conceptos básicos de química como el número de moles, las unidades de concentración de soluciones y la estequiometría de las reacciones químicas y comprobaremos que son mucho más que conceptos teóricos. Además, emplearemos la electrosíntesis con el fin de producir in situ un compuesto para eliminar materia orgánica de aguas residuales.

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Algunos experimentos que realizaremos son: Electrosíntesis de un compuesto de Hierro para el tratamiento de materia orgánica en aguas residuales. El análisis de muestras comerciales de un medicamento, utilizando reacciones ácido-base monitoreando la reacción potenciométricamente. Determinación de la cantidad de iones presentes en aguas comerciales. Y cuando necesitemos la tabla periódica, la tendremos a la mano...

Coordinación: Gil Bor, CIMAT, gil@cimat.mx.

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