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En busca de la Nada - Contenido educativo
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Proyecto de investigación de Gabriel Muñoz Hidalgo, alumno de 2º de Bachillerato de Excelencia en el curso 2024-25.
Buenas tardes, soy Gabriel Muñoz Cialgo y hoy les expondré mi proyecto de investigación en busca de la nada.
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Seguramente nunca se han parado a reflexionar sobre un concepto tan abstracto o extraño como la nada.
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No obstante, utilizamos este concepto en bastantes ocasiones, en frases como
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no hago nada, no quiero nada o a mí me nada.
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Pero, ¿qué es la nada?
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En los siguientes minutos trataré este concepto desde tres perspectivas.
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La nada filosófica, en la cual no me centraré.
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La nada matemática, representada por el cero y el conjunto vacío.
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de la nada física, es decir, el vacío, que ha sido el objeto principal de la investigación.
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Además, nos preguntaremos, ¿puede existir en la realidad un espacio en el que no haya
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absolutamente nada? Para analizar la idea de la nada, recorreremos su historia y veremos
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la importancia que tuvo comprender bien los conceptos del cero y del vacío para el avance
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de las matemáticas en la física. En primer lugar, la nada como concepto filosófico se
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entiende como la no existencia o el no ser, así lo describió el griego Parménides de
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idea, con su frase, el ser es y el no ser no es. Entonces, la pregunta, ¿qué es la
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nada?, estaría mal formulada, ya que la nada no es. Por esta razón, la mayoría de antiguos
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filósofos griegos resaltaron este concepto y todas las ideas relacionadas con él, incluidos
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el cero y el vacío. Este pensamiento continuó durante varios siglos debido a la gran influencia
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de la filosofía griega en la cultura occidental de los siglos posteriores. La nada matemática
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la sabemos representar con el cero o el conjunto vacío.
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Si tenemos tres galletas y nos sumemos las tres galletas, nos quedan cero galletas.
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No obstante, esto no siempre ha estado tan claro.
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El cero surgió en torno al 2000 a.C. en el sistema numeral bavirónico.
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Este sistema era un sistema posicional, por lo que era necesario un cero a modo de marcador posicional.
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Este cero se representaba con este símbolo y funcionaba de la siguiente manera.
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Por ejemplo, ¿cómo podemos saber si este número es el 23, el 203 o el 2030?
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Este problema le surgió a los babilonios y decidieron añadir un marcador posicional para distinguir el número representado.
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Sin embargo, este cero no se utilizaba para expresar el resultado de, por ejemplo, 2 menos 2.
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Como he mencionado antes, en Occidente el cero era rechazado, por lo que no pudo evolucionar allí.
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No obstante, en Oriente no había ningún problema con el cero y fue allí donde se establecieron las operaciones básicas con el cero.
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Concretamente, fue el matemático indio del siglo VII, Brahma Gupta, quien las estableció.
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Sin embargo, no llegó a comprender la idea de dividir entre cero, aunque pocos años después,
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otro matemático indio, Bhaskara, estableció que cualquier número distinto de cero dividido entre cero es infinito,
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ninguno de los dos llegó a comprender la idea de dividir cero entre cero.
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A medida que avanzaban las matemáticas a lo largo de la historia, los ceros entre ceros aparecían cada vez más
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y los matemáticos en la Edad Media no sabían qué hacer,
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como que esperar a finales del siglo XVII para que Isaac Newton desarrollase las fases del cálculo diferencial,
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con el que dio solución a los ceros entre ceros mediante su método de fluxiones,
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los cuales se pueden entender como números infinitamente pequeños pero que no son cero.
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Además de resolver el inconveniente de los ceros entre ceros,
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el cálculo ha sido y es importantísimo tanto en matemáticas como en física.
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Otro concepto que quiere representar la nada en matemáticas es el conjunto vacío.
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Se suele representar con estos dos símbolos y su generatoria de conjuntos desarrollada en el siglo XIX.
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El conjunto vacío se define como el conjunto sin elementos y tiene propiedades muy interesantes.
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Por ejemplo, es subconjunto de todos los demás conjuntos.
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Es decir, que pertenece o está dentro de todos los demás conjuntos.
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Entonces, podríamos decir que el conjunto vacío representa la nada pero forma parte del todo,
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algo contradictorio a la concepción filosófica de Rada.
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Antes de comenzar con la nada física, definiremos el vacío como un espacio del que hemos quitado todo lo que se puede quitar.
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Así pues, ¿es posible que exista un espacio absolutamente vacío?
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Desde los principios de la filosofía hasta el siglo XVII se pensaba que el vacío no podía existir,
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ya que cada vez que alguien intentaba formar uno con algún experimento sencillo no lo conseguía.
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fue en 1643 cuando el físico italiano
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margenista Torricelli
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consiguió formar el primer vacío de la historia
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lo hizo con el siguiente experimento
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rellenó un tubo de un metro de longitud
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entramente de mercurio
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después tapó un extremo con un dedo
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e incluyó ese extremo en un fuego con mercurio
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posteriormente destapó el tubo
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dentro del cuenco
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de esta manera el aire no podía entrar
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y el mercurio descendió hasta los 76 cm
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con este experimento
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Torricelli midió el peso de la atmósfera
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lo que significaba que la Tierra estaba debajo de un inmenso mar de aire.
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Además, provocó que los demás científicos de la época comenzaran a investigar y experimentar con el vacío.
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Me gustaría que se pregunten, ¿qué hay en ese espacio encima del Mercurio?
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Es posible que piensen que no hay nada.
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No obstante, la luz pasa por ese espacio, por lo que debería de haber algún medio por el que se propague.
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Es importante recordar que en esta época existía el debate sobre si la luz era una onda o eran partículas.
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si fuese una onda, sería necesario la existencia de un medio por el cual se propague, al igual
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que las ondas se propagan por el agua. A este hipotético medio lo llamaron éter, una idea
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que recuperaron de los antiguos filósofos griegos. La existencia del éter era comúnmente
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aceptada, aunque no se había demostrado experimentalmente, ya había varias teorías sobre sus propiedades.
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El experimento del físico lo realizaron los físicos estadounidenses Albert Michelson
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y Edward Morley en 1887. Este experimento se basaba en encontrar la diferencia de velocidad
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de la luz respecto a la Tierra que está en movimiento y respecto al éter estático.
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Según Michelson y Morley, la luz viajaría a distintas velocidades respecto de nosotros
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dependiendo de la dirección en la que se desplace debido al movimiento de la Tierra
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y querían medir esa minúscula diferencia de velocidad, algo que parecía imposible
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para los nubes de la época. No obstante, se aprovecharon de las propiedades ondulatorias
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la luz para hacerlo. El resultado del experimento no fue el esperado, es decir, no se detectaron
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diferencias de velocidad respecto al hipotético éter. La conclusión lógica es que la luz
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viaja siempre a la misma velocidad. El debate sobre la existencia del éter lo zanjó Albert
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Einstein en 1905 con la publicación de su teoría de la relatividad especial, en la
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que establece que la luz viaja a través del vacío y lo hace siempre a la misma velocidad,
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sin necesidad de ningún éter.
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Una vez eliminado el éter, el espacio vacío podría volver a existir.
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Sin embargo, con la llegada de la mecánica cuántica, dejaba de ser posible su existencia de nuevo.
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La mecánica cuántica es una teoría desarrollada durante el siglo XX que rige el universo a escalas atómica y subatómica.
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Uno de los principios fundamentales es el principio de la incertidumbre de Heisenberg,
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el cual a grandes rasgos establece que hay determinadas parejas de magnitudes físicas que no se pueden conocer con infinita exactitud.
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Una de estas parejas son la energía y el tiempo.
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Entonces, la energía no puede tomar un valor bien definido en un instante determinado del tiempo.
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De esto se concluye que la energía nunca puede ser cero,
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por lo que debe existir siempre un mínimo de energía, el cual se denomina energía de vacío.
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Esa beneficia está mediante las conocidas como fluctuaciones del vacío cuántico.
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¿Y qué son estas fluctuaciones?
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Pues durante intervalos muy pequeños de tiempo, se generan y se desintegran pares de partícula y antipartícula,
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antipartícula, sin violar la ley de conservación de la energía. Además, la energía de vacío
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también se manifiesta a escala cósmica, ya que es la principal sospechosa de ser la
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energía oscura, una misteriosa energía que causa la expansión acelerada del universo.
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Tras la investigación, se han llegado a las siguientes conclusiones. En primer lugar,
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la nada como concepto filosófico se refiere a la no existencia, por lo que no puede existir.
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Sin embargo, si el universo tuvo un primer momento antes de ese tiempo cero, no debía
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de existir nada y esa en mi opinión es la esencia de la nada filosófica. En segundo
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lugar, las leyes de la física nos dicen que el espacio vacío no puede existir. A nivel
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subatómico existen las fluctuaciones del vacío y a escala cósmica la energía oscura
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que probablemente sea lo mismo. Además, el cosmos está lleno de varias radiaciones como
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la radiación de fondo de microondas. Por lo tanto, el vacío no es un espacio que no
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contenga nada, sino un estado de mínima energía o un mar de partículas virtuales.
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Por último, aunque en la realidad física no hayamos podido encontrar la nada,
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en las matemáticas podemos argumentar que sí, ya que las nociones de cero y de conjunto vacío
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se han logrado comprender y dominar, lo que ha servido para el avance de las matemáticas.
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Por último, me gustaría acabar con algunas especulaciones propias.
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Aunque las leyes de la física nos digan que el espacio vacío no puede existir,
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podemos especular qué pasaría a niveles donde la física actual no llega a explicar.
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Me refiero a tamaños menores que la conocida como escala de Planck, del orden de 10 elevado a menos de 35 metros.
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Por debajo de estas escalas, los físicos no saben cómo funciona el universo, aunque hay varias teorías.
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Entonces, por debajo de estos tamaños, es posible que sí exista el espacio vacío.
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Es más, según algunas de estas teorías, el propio espacio tendría una unidad mínima,
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de manera que estaría compuesto por fragmentos de espacio.
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Entonces, entre un fragmento y otro no puede haber nada.
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Por tanto, quizá ahí podamos encontrar la auténtica nada en la realidad física.
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Muchas gracias. Estoy a su disposición para responder las preguntas que desmantelan.
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- Idioma/s:
- Materias:
- Física, Matemáticas
- Niveles educativos:
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- Primer Curso
- Segundo Curso
- Autor/es:
- Gabriel Muñoz Hidalgo
- Subido por:
- Ies villadevaldemoro valdemoro
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
- Visualizaciones:
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- Fecha:
- 17 de enero de 2025 - 19:00
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES VILLA DE VALDEMORO
- Duración:
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