miércoles, 26 de febrero de 2014

Medalla Fields


Imagen 1: Medalla Fields

Fuente: http://www.fields.utoronto.ca/aboutus/jcfields/fields_medal.html

La Medalla Internacional para Descubrimientos Sobresalientes en Matemáticas, mejor conocida como Medalla Fields, es una medalla internacional otorgada por la Unión Matemática Internacional (IMU) a las mejores contribuciones en el ámbito de las matemáticas. Es comúnmente descrita como "el premio Nobel de las matemáticas" y es nombrada en honor del matemático canadiense John Charles Fields. La medalla esta chapada en oro y en un lado se muestra el perfil de Arquimides de Siracusa y la inscripción Transire suum pectus mundoque potiri (Ir más alla de uno mismo y dominar el mundo).
 Al reverso se muestra la imagen inscrita en la tumba de Arquimides, una esfera inscrita en un cilindro y la inscripción congregati ex toto orbe mathematici ob scrita insignia tribuere (Los matemáticos de todo el mundo, se reunieron para dar esta medalla por escritos excelentes).

Imagen 2: Medalla Fields (reverso)

Fuente: http://www.fields.utoronto.ca/aboutus/jcfields/fields_medal.html

Arquímedes de Siracusa

Biografía  
Figura 1:  Arquímedes (287a.C-212a.C)
fuente: 
(Berenguer, 2008)
Arquímedes nació en Siracusa, Sicilia (Actualmente Italia) en el año 287 AC. Su padre  fue un astrónomo llamado Phidas, según una mención que hace Arquímedes en su libro El Contador de Arena. Un amigo de Arquímedes llamado Heracleides se cree escribió la biografía de Arquímedes, pero lamentablemente esta obra se perdió. Algunos autores reportan que visito Egipto temprano en su carrera y que fue allí que invento el artefacto ahora conocido como Tornillo de Arquímedes. Es muy probable que Arquímedes haya estudiado con los sucesores de Euclid en Alexandria, ya que no solo estaba familiarizado con las matemáticas allí desarrolladas, sino que mandaba junto con los resultados de sus investigaciones mensajes personales a los matemáticos del lugar, tales como Conon de Samos, a quien admiraba y consideraba su amigo.
Arquímedes nos relata en el prefacio a su obra De las Espirales una anécdota algo divertida en el cual nos cuenta como frecuentaba mandar nota de sus teoremas más recientes, pero no incluía las pruebas. A causa de que algunos de los matemáticos de Alexandria empezaron a llevarse el crédito de sus teoremas, Arquímedes decidió mandar dos teoremas falsos:-
“para que aquellos que reclaman descubrirlo todo, pero no producen pruebas de ello, puedan ser acusados de haber pretendido descubrir lo imposible” (Aaboe, 1964)
 Arquímedes es mencionado en una gran cantidad de obras de la época. Plutarco menciona a Arquimides y su relación cercana con el rey Hiero II de Siracusa:
“Arquímedes… en carta al rey Hiero, de quien es amigo y pariente cercano…” (Aaboe, 1964)
Arquímedes se hizo acreedor de una reputación que pocos matemáticos de su tiempo recibieron. Esta se debió al hecho que Arquímedes creo varias máquinas usadas como motores de guerra, las cuales fueron especialmente útiles al ser usadas contra los romanos en 212 A.C.:
"...pero cuando Arquímedes comenzó a maniobrar con sus máquinas, inmediatamente lanzó contra las fuerzas terrestres toda clase de armas arrojadizas y unas masas inmensas de piedras que caían con un ruido y violencia terribles; contra las cuales ninguno pudo resistir, ya que abatían a cuantos les caían a montones, rompiendo toda formación. Mientras tanto grandes postes empujaban desde las murallas los barcos y hundieron algunos mediante grandes pesos que dejaban caer desde encima de los mismos; otros los levantaban en el aire con una mano de hierro o un pico de ave como un pico de grulla y, cuando los habían colgado por la proa, y puesto de punta sobre la popa, los hundían hasta el fondo del mar; o bien los barcos, colgados por los ingenios de dentro, y hechos girar violentamente, eran arrojados contra las afiladas rocas que sobresalían de las murallas, con gran destrucción de los soldados que estaban a bordo de ellas. Un barco era frecuentemente levantado a gran altura en el aire (algo horrible de contemplar), y era sacudido de acá para allá, y se mantenía meciéndose, hasta que los marineros eran todos arrojados, cuando era arrojado en toda su longitud contra las rocas o dejado caer"
En 212 a. C., Arquímedes muere durante la Segunda Guerra Púnica, cuando fuerzas romanas toman la ciudad de Siracusa tras un asedio de dos años. Un soldado romano lo asesina pese a que el general romano Marcelo había dado órdenes específicas de preservar la vida del famoso matemático. Surgen varias historias acerca de su muerte. Plutarco menciona tres recuentos diferentes de la historia, el más popular siendo que un soldado enfurecido lo asesina cuando Arquímedes se niega a seguir las ordenes de encontrarse con el general, ya que este deseaba resolver un diagrama matemático primero. El segundo relato nos dice que Arquímedes en realidad ya se había rendido ante un soldado romano y este le asesino cuando el matemático le pidió más tiempo para resolver un problema en el que trabajaba. Según la tercera historia, Arquímedes portaba instrumentos matemáticos los cuales fueron confundidos por el soldado como objetos valiosos. El soldado entonces lo mata para robarse los artefactos. Cualquiera hubiera sido el relato correcto, basta decir con que el general Marcelo se mostró enfurecido con la muerte del matemático-científico ya que lo consideraba muy valioso. (Plutarco)

Aunque no hay pruebas concretas, se cree que las últimas palabras de Arquímedes fueron “No molestes mis círculos” en referencia a un dibujo matemático que estaba estudiando al momento de ser asesinado.  La tumba de Arquímedes fue encontrada por el orador romano Cicerón tras una exhaustiva búsqueda con ayuda de los locales. La encontró cerca de la puerta de Agrigento en Siracusa. Cicerón rescato la tumba de su descuidada condición y la limpio hasta que se pudieron apreciar diversos versos y tallados que habían en la tumba. La tumba fue tallada con una esfera inscrita dentro de un cilindro en referencia a unos de los mas grandes descubrimientos matemáticos de Arquímedes: que el volumen y el área de una esfera son dos tercios de los del cilindro que la inscribe, incluyendo sus bases. (Cicerón).

Sus aportes a las matemáticas

Arquímedes hizo grandes aportes en la matemática y en la geometría ya que hizo grandes contribuciones en la medición de figuras planas y volúmenes superficies curvas. Isaac Newton y Gottfried Wilhelm von Leibniz inventaron lo que hoy es el cálculo integral, aunque muchos años antes de esto Arquímedes ya hacía uso de algunos de los métodos que son utilizados en esta. (Asimov, 1983)
Otro de los aportes que es hizo fue la aproximación del numero ‘pi’ (3.14085 ≤ π ≤ 3.14286) esto fue resultado de circunscribir un circulo con polígonos de hasta 96 lados (Ferris). Esto sirvió de base para Erudito y así este pudiera utilizarlo de base para elaborar evaluaciones de áreas como la superficie del cilindro. Th. Heath y E.J Dijksterhuis clasifican este método utilizado por Arquímedes de circunscribir un circulo en un polígono  como método de comprensión, (Berenguer, 2008)

Arquímedes también ideó un  nuevo sistema numérico de exponentes, este no lo abarcaba el sistema que existía en su época.

Principio de Arquímedes

Una de las anécdotas más famosas sobre Arquímedes relata como Hieron II le pide a Arquímedes que determine si la corona que había mandado a hacer era en verdad de oro puro o si le habían engañado al mezclar el oro con otros metales. (Vitruvio) Arquímedes no podía dañar la corona, así que debía ingeniar un método para encontrar la densidad de un objeto irregular. El relato continua con que la solución llega a Arquímedes mientras él tomaba un baño y el nota como el nivel de agua de la bañera subía cuando el entraba a la misma. Al sumergir el cuerpo irregular en el agua, este desplazaría una cantidad de agua equivalente a la de su volumen. Muchas dicen que cuando Arquímedes se dio cuenta de su descubrimiento, se levantó del baño y salió corriendo por las calles desnudo gritando ¡Eureka! (¡lo he encontrado! En griego antiguo) tan emocionado que olvido vestirse. Este relato nunca fue confirmado y se cree que en verdad Arquímedes uso un método en el cual uso el principio de la hidrostática ahora conocido como el principio de Arquímedes. Este explica que todo objeto sumergido en un líquido, experimenta un empuje de abajo a arriba equivalente al peso del líquido desalojado. Usando este principio, es posible comparar la densidad de la corona irregular con la del oro puro. 
Imagen 2: Principio de Arquímedes (Aroca, 2003)

Sus Trabajos

Según (Aroca, 2003) algunos de los títulos de sus trabajos son:
·                     Sobre la cuadratura de la parábola: en este trabajo demostró que una sección de una parábola supera un tercio del área de un triangulo de igual base y tienen un vértice en común.
·                     Sobre la esfera y el cilindro: el resultado que se obtuvo en esta investigación fue que el volumen de una esfera es igual a dos tercios del volumen de un cilindro si esta esfera esta inscrita en el. (Rodríguez, S.D)
Imagen 3: Esfera circunscrito en un cilindro (Aroca,2013)
·                     Sobre espirales: el objetivo de este trabajo era resolver la cuadratura del círculo o la trisección de un ángulo.
·                     Sobre los conoides y esferoides: para poder realizar este estudio lo que Arquímedes hizo fue analizar las revoluciones generadas por cónicas.
·                     Sobre la medida del círculo: Fue en este trabajo donde Arquímedes logro aproximar en número pi y con este encuentra una fórmula para calcular el área de un circulo.
Imagen 4: Area de un circulo (Aroca, 2003)
·                     Sobre el equilibrio de los planos: en este estudia la gravedad de las figuras planas y el equilibrio que se sufre en una palanca.
·                     Sobre el método de los teoremas mecánicos (El método): en esta se utilizan  diferentes teorías como la de las razones y proporciones entre magnitudes y también se habla sobre el método de exhaucion de Eudoxo.
·                     Sobre los cuerpos flotantes: se dice que el famoso principio de Arquímedes fue descubierto mientras este se bañaba, este es el principio de la hidrostática

·                     El arenario: con este trabajo se creó un sistema de numeración con el que se pudieran representar desde grandes magnitudes hasta infinitas.

Inventos de Arquímedes

Tornillo de Arquímedes.
Uno de los más conocidos inventos de Arquímedes es el Tornillo de Arquímedes. El tornillo de Arquímedes consiste en un tornillo dentro de un tubo hueco, que inclinado permite elevar líquidos u otros cuerpos de un extremo al otro.
Imagen 5: Tornillo de Arquimedes (Berenguer,2008) 
Se cree que Arquímedes construyo el tornillo  para extraer agua de la sentina del Alejandría, el barco se dice fue el más grande de la antigüedad. El tornillo se hacía girar a mano y también era usado para mover agua desde cuerpos de agua bajos hasta los canales de irrigación. El tornillo de Arquímedes es usado todavía en varias partes del mundo para bombear agua en los lugares donde esta es escasa, al igual que para mover carbón, hielos y cereales. El tornillo de Arquímedes usado a la inversa (vertiendo agua en la parte superior, lo cual causa que el tornillo gire) nos permite obtener energía, como se puede ver en las represas.

El rayo de calor de Arquímedes.
En los trabajos que hablan acerca de la defensa de Siracusa de parte de Arquímedes, se menciona un artefacto el cual, mediante el uso de un sistema de espejos, era posible reflejar la luz solar y enfocarla en los barcos enemigos, con el fin de incendiarlos. A este invento se le llama en ciertos escritos como el “rayo de calor de Arquímedes”.  Varias personas han rechazado esto como falso, entre ellas René Descartes.  El rayo de calor ha tratado de ser recreado por muchos, y en el 2005 fue recreado por el show televisivo MythBusters para ser usado en contra de un barco de pesca de madera en San Francisco. Hubo carbonización y una pequeña cantidad de llamas, mas no las suficientes como para incendiar el barco de forma rápida y prolongada.
Imagen 6: Rayo de calor.
Fuente: https://elfactorciencia.wordpress.com/2013/02/
La Garra de Arquímedes.

La garra de Arquímedes o manus ferrea como es conocida en latín fue un invento de Arquímedes de Siracusa usado en la defensa de la ciudad de Siracusa. Es descrita en varias obras como un tipo de grua la cual contaba con un gancho de metal que era capaz de levantar los barcos enemigos de forma que se inundaran y que al dejar el barco caer, este se hundía. Historiadores como Polibio o Tito Livio mencionan la garra de Arquímedes en sus obras, atribuyéndole a esta muchas de las bajas romanas. Ha habido experimentos en los cuales se ha buscado probar si este invento era posible. Uno de los intentos más recientes fue en el año 2005 en un documental llamado Superweapons of the Ancient World (Superarmas del mundo antiguo) en el cual se construyo una versión de la garra usando conocimiento acerca de la era y medios antiguos. Se concluyo que la garra de Arquímedes si era en efecto un invento posible.
Imagen 7: La garra de Arquímedes (Velez, 2012)

En su Tumba

Arquímedes expreso antes de morir pidió que en su tumba se grabara la figura geométrica que fue uno de sus más grandes descubrimientos, y así fue grabada la figura en su tumba. Esta fue descubierta un siglo y medio después por Cicerón, ya cuando todos se habían olvidado de su fama. Pero hoy en día la tumba no existe, pero existe un lugar llamado la tumba de Arquímedes, situada en las cercanías de Siracusa.
Imagen 8: Figura Geométrica que fue grabada en su tumba (Aroca, 2003)

Trabajos Citados

Aaboe, A. (1964). Episodes from the early history of mathematics. Washington, D.C.

Aroca, J. M. (2003). Instituto de Enseñanza Secundaria ''Los Cantos''. Retrieved febrero 22, 2014, from http://centros5.pntic.mec.es/: http://centros5.pntic.mec.es/ies.de.bullas/dp/matema/conocer/arquimedes.htm

Asimov, I. (1983). Grandes ideas de la ciencia. In S. Alianza Editorial (Ed.).

Berenguer, X. (2008). Universitat Pompeu Fabra. Retrieved febrero 22, 2014, from http://www.upf.edu/: http://www.upf.edu/pdi/dcom/xavierberenguer/recursos/fig_calc/_2_/estampes/1_9.htm

Cicerón. (n.d.). Disputaciones tusculanas, V, 64-66.

Ferris, D. (n.d.). Los aportes de Arquímides a la Geometría. Retrieved febrero 23, 2014, from www.ehowenespanol.com: http://www.ehowenespanol.com/aportes-arquimedes-geometria-info_132292/
Livio, T. (n.d.). Tomo XXV, 31, 9.

Parra, E. (2009). Arquímedes: su vida, obras y aportes a la matemática moderna. Revista digital Matematica, Educacion e Internet, 9(1), 40. Retrieved febrero 23, 2014

Plutarco. (n.d.). Vidas Paralelas:Marcelo XIX.

Rodríguez, A. (S.D). Historia de las Matematicas. Retrieved FEBRERO 22, 2014, from www.uam.es: http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/barcelo/historia/Arquimedes,%20el%20genio%20de%20Siracusa.pdf

Vitruvio. (n.d.). De Architectura (Vols. Libro IV, parrafos 9-12).

Oleson, John Peter (1984), Greek and Roman mechanical water-lifting devices. The History of a Technology, Dordrecht: D. *Reidel

Oleson, John Peter (2000), "Water-Lifting", in Wikander, Örjan, Handbook of Ancient Water Technology, Technology and Change in History

P. J. Kantert: Manual for Archimedean Screw Pump, Hirthammer Verlag 2008

Casson, Lionel (1971). Ships and Seamanship in the Ancient World. Princeton University Press


Polibio, Historias, VIII, 5 y ss.

Plutarco, Vidas Paralelas: Marcelo XIV-XVII.

 Rorres, Chris. “Archimedes' Claw - Illustrations and Animations - a range of possible designs for the claw”. Courant Institute of Mathematical Sciences. 

Web site, School of Mathematics and Statistics, University of St. Andrews, Biography of Archimedes, http://www.history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Archimedes.html.

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Astroseti, Biografia de Arquimides de Siracusa, http://astroseti.org/biografias/biografia-de-arquimedes-de-siracusa
HyperPhysics. «Buoyancy». Georgia State University, http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/pbuoy.html
Carroll, Bradley W. «Archimedes' Principle». Weber State University, http://www.physics.weber.edu/carroll/Archimedes/principle.htm

Sitio Web ,About Us, The Fields Medal, The Fields Institute, University of Toronto. 
http://www.fields.utoronto.ca/aboutus/jcfields/fields_medal.html




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