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Nuevo equipo directivo en el Consejo Internacional de la Ciencia

Esta semana se está celebrando la Asamblea General del International Science Council (ISC), de manera electrónica, conducida desde su sede en París. Entre los múltiples temas tratados, está también la elección del nuevo equipo directivo, y ya se conocen los resultados de la votación.

La primera noticia es que Peter Gluckman, Presidente electo, pasa a ser Presidente del Consejo Científico Internacional, y termina su mandato ejecutivo el anterior presidente, el matemático Daya Reddy. Peter Gluckman es un científico biomédico,  reconocido internacionalmente y antiguo asesor científico jefe del Primer Ministro de Nueva Zelanda (la que es la oficina de referencia en el asesoramiento científico a los políticos de un país). Recientemente, Gluckman había dejado su cargo de presidente del International network for Government Science Advice (la red internacional de asesoramiento científico gubernamental).

Su cargo como presidente electo pasa a la matemática Motoko Kotani (Japón). Kotani se  licenció en la Universidad de Tokio en 1983 y obtuvo el título de Doctora en Ciencias Matemáticas en 1990 por la Universidad Metropolitana de Tokio. Comenzó su carrera académica como profesora en la Universidad de Toho, y luego se trasladó a la Universidad de Tohoku en 1999 como profesora asociada en su Instituto Matemático. Pasó a catedrática en 2004.

Su interés se ha centrado en el análisis geométrico, relacionado con la física matemática. Fue galardonada con el 25º Premio Saruhashi por el “Estudio de la red cristalina mediante el análisis geométrico discreto” en 2005. Aunque trabaja en el campo de las matemáticas puras, mantiene una comunicación activa con investigadores de otros campos científicos. Ha dirigido varios proyectos de investigación de gran envergadura que unen las matemáticas y la ciencia de los materiales. Basándose en su experiencia y logros tanto en investigación como en gestión, fue nombrada directora del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales de la Universidad de Tohoku en 2012, un centro de excelencia con 200 investigadores.

El resto del equipo lo componen Anne Husebekk (Noruega), elegida como Vicepresidenta de Libertad y Responsabilidad en la Ciencia, Salim Abdool Karim (Sudáfrica) como Vicepresidente de Divulgación y Compromiso, y Sawako Shirahase (Japón) como Vicepresidenta de Finanzas del Consejo.

Los diez miembros ordinarios del Consejo de Administración son Karina Batthyany (Uruguay); Françoise Baylis (Canadá); Geoffrey Boulton (Reino Unido); Melody Burkins (Estados Unidos); Mei-Hung Chiu (Taipei); Pamela Matson (Estados Unidos); Helena Nader (Brasil); Walter Oyawa (Kenia); Maria Paradiso (Italia); Martin Visbeck (Alemania). La Directora General, Heide Hackmann, es miembro de oficio del Consejo de Administración.

Un equipo con miembros de todos los ámbitos científicos, y en el que, por primera vez, participa una mayoría de mujeres, 11 de 16. Deseamos lo mejor para el nuevo equipo, en un mundo que cada vez necesita más a la ciencia, y recordando que el ISC es “la voz global de la ciencia”.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

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El Congreso Internacional de Matemáticos (ICM) de 2022 en San Petersburgo

El próximo año (6 al 14 de julio) se celebrará en San Petersburgo el Congreso Internacional de Matemáticos (ICM por sus siglas en inglés), el mayor acontecimiento en el colectivo matemático internacional. Parece necesario llamar la atención sobre el evento y aprovechar la reflexión para comentar la participación española en el mismo.

Los ICM comenzaron en Zürich en 1897, celebrandóse el segundo en París en 1900 (uno de los más famosos de la historia, por los célebres 23 desafíos lanzados por David Hilbert), y desde entonces se ha ido celebrando cada cuatro años, con las excepciones motivadas por las dos guerras mundiales. Este de 2022 será el número 29. La comunidad matemática española tuvo la oportunidad de organizarlo en Madrid en 2006, del que tuve el honor de ser el Presidente del Comité Organizador y del ICM. Congreso en el que pusimos lo mejor de nuestra comunidad y que, como recordaba recientemente el exSecretario de IMU, Martin Groestchel en la conmemoración del centenario de la creación de la Unión Matemática Internacional (IMU en sus siglas inglesas) en Estrasburgo, “fue excepcionalmente bien organizado”.

El ICM2022 será el segundo organizado en territorio ruso (el primero fue en 1966, en Moscú, entonces con la Unión Soviética, congreso con muchos incidentes políticos). No cabe duda que Rusia ha sido y es una de las grandes potencias matemáticas, y en este caso la elección de San Petersburgo es merecida (tras un duro debate con la candidatura de París, que lo hará en 2026). Las autoridades rusas han además destinado un enorme presupuesto que permitirá entre otras cosas un programa de becas que será probablemente el mayor desde el ICM de 2010 en Seúl (Corea del Sur).

Sde del ICM2022

Una de las cuestiones que siempre nos preocupan es la participación española en lo que se refiere a los conferenciantes plenarios e invitados (estos últimos a las secciones). Un ICM es una especie de muestrario de la fortelza matemática de cada país (no sólo en lo que se refiere a los premios, las medallas Fields en primer lugar), sino a esos conferenciantes. La presencia española es todavía muy limitada. Recordemos que el primer conferenciante invitado fue Jesús M. Sanz Serna, en el ICM de Zürich de 1994, y que no tenemos más presencia hasta el ICM de Madrid, con un plenario (Juan Luis Vázquez) y 8 invitados (Vicent Caselles, Juan José López Velázquez, David Nualart, Antonio Ros, Francisco Santos, Xavier Tolsa, Luis Vega y Enrique Zuazua); hay una conferencia invitada de Miguel de Guzmán en el ICM de Berlín de 1998 sobre educación.

Desgraciadamente, tras Madrid las cifras ya no nos acompañan. En 2010 en Hyderabad, Isabel Fernández y Pablo Mira comparten una conferencia invitada. En Seúl, 2014, será Marc Noy el representante español, y en 2018, Río de Janeiro, son Manuel Castro y Diego Córdoba. Y ahora acaban de anunciarse los conferenciantes plenarios e invitados del ICM2022 de San Petersburgo. La cosecha española es de nuevo escasa, son dos los conferenciantes invitados:

Gabor Lugosi (Universidad Pompeu Fabra), en la Sección 17. Statistics and Data Analysis

Gabor Lugosi

Clara Grima (Universidad de Sevilla), en la Sección 19. Mathematical Education and Popularization of Mathematics

Clara Grima

¡Felicidades a los dos invitados! Y la reflexión debe ser la de seguir trabajando para que la presencia española en los ICM vaya aumentando. Hasta ahora hemos conseguido estar presentes pero no podemos conformarmos solo con este logro.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

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Las matemáticas de los volcanes

La erupción de un nuevo volcán en la isla de La Palma pone de actualidad la ciencia de los volcanes, la Vulcanología, y ofrece la oportunidad de comentar en los foros científicos y divulgativos el uso de las matemáticas para entender mejor la naturaleza de los volcanes y hacer previsiones cada vez más certeras sobre sus erupciones.

 

Son varias las áreas de las matemáticas que se aplican al estudio de los fenómenos volcánicos. Usando los datos disponibles se generan matemáticos que modelos incluyen la dinámica de fluidos, la termodinámica y la mecánica de los sólidos. Debido a la naturaleza compleja de las ecuaciones implicadas, se suele simplificar los modelos para poder conseguir respuestas en un tiempo razonable.

En efecto, el magma es un fluido que se desplaza bajo la superficie, y por lo tanto, la deforma, buscando siempre como escapar a su encierro. Por lo tanto, los sistemas dinámicos son parte esencial de estos métodos. Para ello, los vulcanólogos colocan sensores que van midiendo los posibles cambios, las deformaciones del terreno. En los últimos años el GPS ha venido a aliarse con la ciencia, midiendo las diferencias de altura de los terrenos en donde son posibles las erupciones.

Obviamente, lo que se generan con la cantidad de sensores que miden deformaciones, temperaturas, etc., son miles, millones de datos. Datos que se deben tratar de la manera adecuada con las técnicas estadísticas, que ayudarán a mejorar los modelos matemáticos y a extraer conclusiones para poder tomar medidas paliativas. La esperanza de los vulcánologos es conseguir un grado de certidumbre en sus predicciones que se acerquen a los actuales en la previsión del tiempo, que a su vez usa modelos matemáticos basados en las ecuaciones diferenciales.

 

Estructura de un estratovolcán (la escala vertical se ha exagerado): 1. Cámara magmática 2. Lecho de roca 3. Chimenea 4. Base 5. Lámina (intrusión de lava) 6. Fisura 7. Capas de ceniza emitida por el volcán 8. Cono 9. Capas de lava emitidas por el volcán 10. Garganta 11. Cono adventicio o secundario 12. Flujo de lava (colada) 13. Fumarola 14. Cráter 15. Columna eruptiva (Wikipedia)

Las erupciones volcánicas pueden suponer por una parte graves pérdidas de vidas humanas si ocurren en regiones muy pobladas. La erupción del Tombora en Indonesia (1815) provocó una enorme emisión de azufre que afectó a todo el planeta y redujo la temperatura dos grados; la consecuencia fue una hambruna terrible que originó miles de muertos. O, más recientemente, en la erupción del Nevado del Ruiz en Colombia en 1985 murieron 25.000 personas. El aumento de la población mundial, sobre todo en las zonas urbanas cercanas a los volcanes activos, hace que aumente constantemente el nivel de riesgo volcánico en todo el mundo. Por ello se precisa de una vigilancia volcánica cada vez más precisa.

También pueden provocar grandes pérdidas económicas, como en el caso del volcán islandés Eyjafjallajökull (2010), que provocó la suspensión de más de 100.000 vuelos y costó a la economía mundial más de mil millones de dólares.  En este último puedo dar yestimonio personal ya que me tocó en una reunión en Helsinki y mi vuelta a Madrid me costó tres días usando autobueses, barcos y automóviles.

 

Pluma del Eyjafjallajökull

Conocer la probabilidad de una erupción para volcanes que ya tienen un historial es relevante, y un método puede ser usar una distribución de Poisson.

En el caso del Eyjafjallajökull  el problema fundamental era conocer la distribución de la ceniza, que ponía en peligro la navegación aérea así como donde se iba a acumular al irse depositando en tierra o mar. Es imprescindible conseguir una mejor modelización de las nubes de ceniza en tiempo real. Se usa en estos casos una cuadrícula en la que se van marcando la concentración de cenizas y su evolución.

Otro fenómeno que puede ocasionar una erupción volcánicas es lo que se llama flujos de gravedad. Los volcanes no sólo emiten lava, sino que también arrojan a la atmósfera gas caliente que contiene muchas pequeñas partículas de ceniza y polvo. El calor hace que el gas suba, pero las partículo pesan, así que según la concentración de partículas, el resultado es una corriente gravitacional que llega el suelo, llamada flujo piroclástico. Pero en algunos casos, este flujo puede elevarse ascendiendo muchos kilómetros hacia la atmósfera (lo que los geólogos llaman o nube coignimbrítica). Si la densidad de partículas de ceniza no es lo suficientemente alta como para causar un flujo piroclástico, se produciría una columna de aire caliente con ceniza que ascendería hacia la atmósferapudiendo alcanzar alturas de hasta 45 kilómetros, y quedando a merced de los vientos.

Otra área de las matemáticas que son útiles en las predicciones de las llamadas plumas volcánicas, son las ecuaciones en derivadas parciales, que tienen en cuenta las ecuaciones de conservación de la masa, el momento y la energía para los gases impulsores de la pluma y las partículas en suspensión.   Estas ecuaciones no son lineales y son generalmente imposibles de resolver analíticamente, pero sus soluciones se pueden aproximar numéricamente.

Este tipo de modelos de mecánica de fluidos se puede también estudiar para mdelizar lo que está ahora ocurriendo en La Palma, la nube tóxica que se forma al entrar en contacto la coriente de lava con el aguna del océano Atlántico.

Para finalizar, decir que así como existe una escala para medir los terremotos (la escala de Richter) también existe una para las erupciones volcánicas. Es una escala logarítmica llamada índice de explosividad volcánica (IEV). Los episodios eruptivos se clasifican de 0 a 8. Sin embargo, como la escala es logarítmica, una erupción de nivel 2 en el IEV es diez veces más explosiva que una erupción de nivel 1, mientras que un IEV de 3 es 100 veces más explosivo que un IEV de 1. Se basa en el volumen de tefra que es expulsado durante una erupción (tefra es el material, como la lava, ceniza y roca, que es expulsado del volcán). Los vulcanólogos también observan la altura de la columna de humo o la altura de la nube de ceniza formada en la atmósfera durante una erupción. También tienen en cuenta a qué distancia vuelan el gas y la tefra.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

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En recuerdo de Antonio Martínez Naveira

Este viernes por la tarde recibía una penosa noticia, el fallecimiento del profesor Antonio Martínez Naveira, que fue Catedrático de Geometría y Topología de la Universidad de Valencia. Vayan unas líneas para recordar su figura.

Antonio Martinez Naveira nació en La Coruña, aunque su infancia transcurre en una pequeña aldea de Aranga, Churío. Antonio cursa sus primeros estudios en lo que entonces era una escuela unitaria (todos los niños bajo la atención de un único maestro o maestra). Sus estudios de bachillerato los realizó por libre, es decir, estudiaba en su pueblo pero debía examinarse en La Coruña. Fue un niño ansioso por aprender, y consiguen que pueda seguir sus estudios gratuitamente en el prestigioso Colegio Academia Galicia, en La Coruña. En 1959 obtiene, con diploma de honor, el título de bachiller superior. Había estudiado al mismo tiempo magisterio y a la vez que conseguía el título de maestro, entraba en la universidad de Santiago, en 1960. Allí se licencia en Matemáticas en 1965 y defiende su tesis doctoral en 1968, bajo la dirección del profesor Enrique Vidal Abascal (posteriormente lo hará en París VI, en 1973, ésta bajo la dirección del Prof. René Deheuvels).

Defendiendo su tesis doctoral en la Universidad de Santiago

En 1973 es nombrado Profesor Adjunto de Universidad en Santiago (donde ya daba clases como contratado) y en 1975 obtiene la plaza de Profesor Agregado de geometría V (Diferencial) de la Universidad de Granada y en 1976 la Cátedra de Valencia, por la modalidad que se llamaba de acceso.

Su trabajo de investigación se centró en varios temas en geometría diferencial: teoría de foliaciones, variedades casi-hermíticas y casi producto, estudio de esferas y tubos geodésicos. Sus publicaciones se recogen en revistas de calidad como   J. Differential Geometry, J. Reine Angew. Math, Trans. Amer. Math. Soc., Geometria Dedicata, Monatsh. Math., Comment. Math. Helv., por citar solo algunas de ellas. En cada destino en su carrera académico dejó seña de su bonhomía y su empeño en mejorar las condiciones locales. Contribuyó poderosamente a la creación de la prestigiosa escuela de geometría diferencial en su paso por Granada, e hizo lo mismo en Valencia, de donde surgieron discípulos también en Murcia. En Mathematics Genealogy Project s epuede encontrar la lista de sus hijos, nietos y bisnietos científicos, 111 en total.

En el campus de la Universidad de Santiago

Mis contactos con Antonio se produjeron cuado cursé mi licenciatura de Matemáticas en la Universidad de Santiago, donde recibí sus clases en la asignatura de Geometría Diferencial en cuarto año. Una clase con muchos estudiantes, que se impartía en el Salón de Actos, un aula enorme en la antigua Facultad de Ciencias, ahora de Químicas. Recuerdo su precisión en las clases y su facilidad para escribir de memoria fórmulas sobre la curvatura de variedades en el encerado.

Posteriormente, compartí con él la participación en numerosos congresos de nuestra especialidad, incluidos los que organizó el mismo en Peñíscola, siguiendo la tradición de los Coloquios que Vidal Abascal había puesto en marcha en Santiago. Muchas son las anécdotas sobre Antonio que nos contamos cuando nos reunimos los que voy a llamar supervivientes del grupo de Santiago. Y vistas desde la distancia de los años, me presentan a una excelente persona, siempre motivado por el conocimiento y el desarrollo de su disciplina en nuestro país.

En 1996 recibí una llamada de mi amiga y colega Marisa Fernández, ya en la Universidad del País Vasco. Habían comentado ella y Antonio con el profesor André Lichnerowicz la tristeza de ver desaparecida la Real Sociedad Matemática Española. Lichnerowicz les animó a crear una nueva en geometría diferencial, y de ahí la llamada de mi colega. Las cosas fueron mejor de lo esperado y en una reunión en la sede del CSIC en Madrid conseguimos que el entonces presidente de la RSME presentara su dimisión y dejara el camino expedito para la refundación de la sociedad. Constituimos una Comisión Gestora presidida por Antonio Martínez Naveira, conmigo de Vicepresidente, Marisa Fernández como Tesorera y Salvador Segura Gomis como Secretario. Y nos pusimos a trabajar. Tras la aprobación de unos nuevos estatutos, se constituyó la primera Junta de Gobierno con Antonio como Presidente. Durante el periodo de la gestora y después en su mandato, pude constatar su gran entrega a la tarea (tenía colgado un mapa donde iba pinchando las ciudades y pueblos donde se iban apuntando nuevos socios, y si te encontrabas con Antonio en algún lugar, era frecuente que salieras con el carnet de socio). Lo que trajo aquella refundación es bien conocido por todos.

Desde hace ya unos cuantos años, compartí numerosas reuniones con él en la Real Academia de Ciencias, de la que era académico correspondiente, y siempre pude constatar que no había cambiado ni un ápice su entusiasmo por las matemáticas.

Descansa en paz, Antonio, siempre te recordaremos.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

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La misteriosa utilidad de las matemáticas

En 1959, el físico Eugene Wigner, Premio Nobel en 1964, impartió una conferencia en la Universidad de Nueva York, que publicó al año siguiente en un artículo con el mismo título: The unreasonable effectiveness of mathematics in the natural sciences (La irrazonable eficacia de la matemática en las ciencias naturales) en la revista Communications on Pure and Applied Mathematics.

Eugene Wigner

 

En su artículo, Wigner recuerda como los conceptos matemáticos tienen una aplicabilidad que va mucho más allá del contexto en el que se desarrollaron originalmente, que podría haber sido un puro interés matemático. El ejemplo que usa es la ley fundamental de la gravitación, que más allá de los experimentos de Galileo Galilei, sirvió, con poca experimentación, para describir los movimientos planetarios (no se pueden hacer experimentos con los planetas), gracias a los trabajos de Johannes Kepler y Sir Isaac Newton.

Wigner concluye en su artículo que “la enorme utilidad de las matemáticas en las ciencias naturales es algo que roza el misterio y que no tiene una explicación racional”.  Aún más:

“El milagro de la idoneidad del lenguaje matemático para la formulación de las leyes de la física es un regalo maravilloso que no entendemos ni merecemos. Debemos estar agradecidos por ello y esperar que siga siendo válido en las investigaciones futuras y que se extienda, para bien o para mal, para nuestro placer, aunque quizás también para nuestro desconcierto, a amplias ramas del saber.”

Israil Moiseevic Gelfand

Este artículo abrió un amplio debate que dura en nuestros días sobre las relaciones entre la Física y las matemáticas. Incluso, el gran matemático Israel Gelfand, fue más lejos cuando afirmó:

“Sólo hay una cosa más irracional que la irracional eficacia de las matemáticas en la física, y es la irracional ineficacia de las matemáticas en la biología.”

Sobre esta afirmación hemos tenido una prueba tangible en estos dos últimos años con la pandemia y como las matemáticas son capaces de generar instrumentos que nos ayuden a describir como se propaga una epidemia y tomas las medidas necesarias para detenerla: modelos SIR con ecuaciones diferenciales, series temporales, cadenas de Markov. O como la Estadística permite calcular la eficacia de una vacuna o un nuevo medicamento.

Al final, nos encontramos siempre ante el dilema de si las matemáticas son una construcción mental o las vamos desarrollando porque el universo no se puede describir de otra manera, como ya nos decía Galileo Galilei en Il Saggiatori:

“La filosofía está escrita en ese grandísimo libro que tenemos abierto ante los ojos, quiero decir, el universo, pero no se puede entender si antes no se aprende a entender la lengua, a conocer los caracteres en los que está escrito. Está escrito en lengua matemática y sus caracteres son triángulos, círculos y otras figuras geométricas, sin las cuales es imposible entender ni una palabra; sin ellos es como girar vanamente en un oscuro laberinto.”

Ya Platón nos había dicho que el demiurgo había creado el mundo con triángulos (escuadra y cartabón).

Georg Cantor

Pero si creemos como decía Wigner que las matemáticas se adelantan muchas veces a los fenómenos que ayudan a describir, ¿qué podríamos decir de la construcción de los números transfinitos de Georg Cantor? De ese paraíso que él creó, nadie podrá expulsarnos (Hilbert dixit), pero la pregunta es, ¿dónde está el correlato físico?

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

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Matemáticas y literatura

Se acaba de publicar “Matemáticas y literatura”, el libro número dieciocho de la colección Miradas Matemáticas, una lúcida reflexión de cómo ambas áreas se relacionan, mucho más de lo que se podría imaginar. La autora es Marta Macho, una conocida matemática y divulgadora, y experta en oulipismo.

 

Matemáticas y literatura comparten muchas cosas. Como se dice en la contraportada del libro, la pasión y la creatividad son, a pesar de la incredulidad inicial, comunes a ambas ocupaciones. Y también es evidente que las matemáticas son necesarias para muchas de la screaciones literarias, pensemos solo en la estructura de un poema que está sujeta tanto al conteo de ílabas como a las terminaciones de cada verso de manera que haya coinidencias y simetrías. La estructura de un soneto, por decir un ejemplo, sigue unas reglas muy determinadas. Pero las historias se deben planificar; pensemos por ejemplo en una obra de teatro con su estructura tradicional de planteamiento, nudo y desenlace (por otra parte, común a una novela, aunque en este caso la libertad es mucho mayor). Una obra de teatro debe además dividirse en actos, cuadros y escenas. Todo ello requiere una cuidadosa estrategia inicial (por cierto, muy similar a lo que hacemos cuando escribimos un artículo de investigación: planteamos el problema en la introducción y lso antecedentes en las primeras secciones, las demostraciones de nuestros resultados, y una sección final de conclusiones).

Este libro de Marta Macho proporciona muchos ejemplos de cómo las matemáticas aparecen en muchos textos literarios, no solo en su estructuración. Muy en particular, cuando el texto debe estar sujeto a reglas prefijadas (trabas) como ocurre con la poesía con métrica. En este libro encontraremos matemáticas en textos de Edgard Allan Poe y de Antón Chejov, de Arthur Conan Doyle y los trovadors provenzales. Y no podía faltar la referencia al grupo OuLiPo, del que la autora es una gran conocedora.

Y no olvidemos el valor didáctico de este libro, que permite usar la literatura para introducir de una manera diferente muchos conceptos matemáticos (topología, combinatoria, por citar dos áreas matemáticas) pero también para conectar las dos disciplinas, matemáticas y literatura abriendo nuevos horizontes en el aula, pero también para cualquier lector interesado.

Digamos para terminar algunas palabras sobre la autora, limitándome a lo que ofrece la editorial, ya que la biografía de Marta Macho sería casi interminable por sus muchos logros y actividades.

 

Marta Macho Stadler en su despacho de la Universidad del País Vasco

Marta Macho Stadler

Doctora en matemáticas y profesora de Topología en la Universidad del País Vasco. Es editora del blog Mujeres con ciencia de la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco. Es la responsable de las secciones de “Literatura y Matemáticas” y de “Teatro y Matemáticas” en el portal DivulgaMAT. Ha recibido el Premio igUAldad 2015 de la Universidad de Alicante (2015), la Medalla de la Real Sociedad Matemática Española (2015), el Premio Emakunde (2016) y el nombramiento de Ilustre de Bilbao (2019).

 

Contenidos del libro

Índice

Introducción

Capítulo 1. Extractos literarios y huellas matemáticas

Capítulo 2. Escribiendo bajo traba matemática

Capítulo 3. La matemática como hilo conductor

Bibliografía

 

Sobre la colección Miradas Matemáticas

El Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), la Federación Española de Sociedades de Profesores de Matemáticas (FESPM) y Los Libros de la Catarata auspician esta colección que combina la divulgación con la didáctica de las matemáticas. Dirigida principalmente a docentes y estudiantes de secundaria y bachillerato, su propósito es ofrecer contenidos de divulgación que aporten nuevas ideas y que permitan desarrollar materiales que acerquen las matemáticas al aula de una forma interesante y atractiva. Se busca así aproximar el mundo de la investigación y de la didáctica de las matemáticas, con una perspectiva histórica, relacionando sus aportaciones con otras ciencias y con los desarrollos tecnológicos. Con ello, se pretende contribuir a mejorar la educación de las matemáticas en el aula, fomentar las vocaciones científicas y abrir un diálogo entre los diferentes actores involucrados en la educación y divulgación de esta disciplina.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

 

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Las matemáticas afectivas

En nuestro país se producen muchas veces debates sin que una de las partes (y a veces las dos) tengan el suficiente conocmiento de causa. Mi preocupación sobre los mismos en el ámbito educativo me ha llevado a escribir varias entradas que no persiguen crear ninguna polémica, sino únicamente traer al conocimiento público datos que sustenten las opiniones de los polemizantes.

Si uno quiere conocer uno de los curriculos de matemáticas más establecidos y respetados internacionalmente, el de Ontario (en su versión de 2020 que sustituye la de 2005) se encontrará en la introducción el siguiente párrafo:

Existen pruebas sólidas de que el desarrollo de habilidades de aprendizaje socioemocional en la escuela contribuye a la salud y el bienestar general de todos los estudiantes y al éxito del rendimiento académico. También favorece la salud mental positiva, así como la capacidad de los estudiantes para aprender, desarrollar su capacidad de recuperación y prosperar. El desarrollo de habilidades de aprendizaje socio-emocional a lo largo de sus años escolares apoyará a todos los estudiantes para que sean más saludables y tengan más éxito en su vida diaria y como miembros contribuyentes de la sociedad. En todos los grados, el aprendizaje relacionado con las expectativas de esta vertiente se produce en el contexto del aprendizaje relacionado con las otras cinco vertientes y se evalúa dentro de estos contextos.

Esas cinco vertientes aluden a esto:

Las expectativas del plan de estudios de matemáticas están organizadas en seis vertientes distintas pero relacionadas: A. Habilidades de aprendizaje socio-emocional (SEL en sus siglas inglesas) en matemáticas y los procesos matemáticos; B. Número; C. Álgebra; D. Datos; E. Sentido espacial; y F. Alfabetización financiera.

Y los autores del currículo de Ontario siguen:

Las habilidades de aprendizaje socioemocional pueden desarrollarse en todas las asignaturas del plan de estudios -incluidas las matemáticas-, así como en diversas actividades escolares, en casa y en la comunidad. Estas habilidades ayudan a los estudiantes a comprender los conceptos matemáticos y a aplicar los procesos matemáticos que son clave para aprender y hacer matemáticas. Ayudan a todos los estudiantes -y, de hecho, a todos los alumnos, incluidos los educadores y los padres- a desarrollar la confianza en sí mismos, a enfrentarse a los retos y a pensar de forma crítica. Esto, a su vez, les permite mejorar y demostrar los conocimientos, conceptos y destrezas matemáticas en diversas situaciones. Las habilidades de aprendizaje socio-emocional ayudan a todos los estudiantes a desarrollar una identidad positiva como “estudiante de matemáticas” capaz. 

No puedo más que invitar a todos a consultar la página web de Ontario para aquellos interesados en profundizar en el tema.

Vayamos ahora a otro de los referentes internacionales en la educación matemática, los consejos del National Council of Teacher of Mathematicas:

Para garantizar que todos nuestros estudiantes tengan un abanico completo de opciones prometedoras cuando se gradúen de la escuela secundaria, debemos revigorizar el elemento social humanizador en la enseñanza y el aprendizaje. Debemos proporcionar entornos de aprendizaje en los que los estudiantes se sientan seguros para asumir riesgos y trabajar en colaboración como solucionadores de problemas matemáticos, y que se comprometan con el duro trabajo de aprender tanto los contenidos académicos como los mundos sociales en los que se desarrolla el aprendizaje … La expresión aprendizaje social y emocional se utiliza ahora ampliamente para referirse a las competencias necesarias para desarrollar estas habilidades.

¿Y qué podemos decir de la situación entre niños y niñas en cuanto al aprendizaje de las matemáticas? Varios estudios concluyen que los profesores perciben que la capacidad matemática de los niños es superior a la de las niñas, independientemente de los estilos de aprendizaje y los niveles de rendimiento de los alumnos. El peligro es que esta situación a una edad tan temprana podría afectar a la confianza y la aptitud de las niñas para las matemáticas e impedirles buscar futuras oportunidades STEM. Y precisamente todos estamos preocupados en España para que  cada vez más niñas se incorporen al sistema STEM (y sus generalizaciones, STEAM y STEMM).

Vayamos a España. En la LOMCE (2013), cuando se refiere a los aspectos curriculares en Primaria, se dice:

El currículo básico se ha formulado partiendo del desarrollo cognitivo y emocional en el que se encuentra el alumnado de esta etapa, de la concreción de su pensamiento, de sus posibilidades cognitivas, de su interés por aprender y relacionarse con sus iguales y con el entorno, y de su paso hacia un pensamiento abstracto hacia el final de la etapa.

Y en cuanto a los Criterios de evaluación:

9. Desarrollar y cultivar las actitudes personales inherentes al quehacer matemático.10. Superar bloqueos e inseguridades ante la resolución de situaciones desconocidas.11. Reflexionar sobre las decisiones tomadas, aprendiendo para situaciones similares futuras.

Y el preámbulo de la propia LOMCE afirma:

Las  habilidades  cognitivas,  siendo  imprescindibles,  no  son  suficientes;  es  necesario adquirir desde edades tempranas competencias transversales, como el pensamiento crítico, la gestión de la diversidad, la creatividad o la capacidad de comunicar, y actitudes clave como la confianza individual, el entusiasmo, la constancia y la aceptación del cambio. La educación  inicial  es  cada  vez  más  determinante  por  cuanto  hoy  en  día  el  proceso  de aprendizaje no se termina en el sistema educativo, sino que se proyecta a lo largo de toda la vida de la persona.

Y podemos ir más atrás, a la LOE de 2006: 

Manifestar una actitud positiva ante la resolución de problemas y mostrar confianza en la propia capacidad para enfrentarse a ellos con éxito y adquirir un nivel de autoestima adecuado  que  le  permita  disfrutar  de  los  aspectos  creativos,  manipulativos,  estéticos  y utilitarios de las matemáticas.

O, por ejemplo,

Confianza  en  las  propias  capacidades  para  afrontar  problemas,  comprender  las relaciones matemáticas y tomar decisiones a partir de ellas.Perseverancia y flexibilidad en la búsqueda de soluciones a los problemas.

No se trata sólo de conocimientos, sino también de competencias transversales que generen confianza en el alumno, ya desde edades tempranas. Precisamente esa confianza que les permitirá ser en el futuro ciudadanos con criterio.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

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Los sentidos matemáticos

Probablemente muchas personas se sorprenden cuando oyen hablar de sentidos matemáticos, que pueden asociar a lo que conocemos como los sentidos naturales: oído, vista, olfato, tacto y gusto. En esta entrada comentaremos lo que se entiende por sentidos matemáticos.

Digamos en primer lugar que no son nociones nuevas en el ámbito de la educación matemática, sino que ya comenzaron a perfilarse en la década de los 90 del siglo pasado. De hecho, la expresión sentido numérico aparece en documentos curriculares, asociada al hecho de que el aprendizaje matemático debe ser una actividad que «tenga sentido», según los estándares del National Council of Teachers of Mathematics (NCTM) (Principles  and  Standars  for  School  Mathematics). Por ejemplo, se puede entender el sentido numérico como “el poseer un  buen  entendimiento  del significado  de  los  números;  desarrollar  múltiples  relaciones  entre  los  números;  reconocer  la  magnitud relativa de los números; conocer el efecto relativo de las operaciones en los números, y desarrollar referentes para medir objetos comunes y situaciones de su entorno.”

En general, por un sentido matemático se entenderá un conjunto de capacidades que están relacionadas con el dominio en contextos numéricos, geométricos, métricos y estadísticos. La idea es que la posesión de uno de esos sentidos permita al alumno y futuro ciudadano utilizarlo de manera funcional, tal y como se consigue con uno de los sentidos naturales.

Recomiendo en cualquier caso la lectura del artículo “Tareas que desarrollan el sentido matemático en la formación inicial de profesores”, de Juan Francisco Ruiz-Hidalgo, Pablo Flores Martínez, Rafael Ramírez-Uclés y  José Antonio Fernández-Plaza, publicado en Educ. mat [online]. 2019, vol.31, n.1, pp.121-143. . Como los autores afirman:

Esta idea hace que consideremos que la formación de profesores de matemáticas tiene que contribuir a que los futuros profesores aprecien qué significa enseñar matemáticas con sentido (matemático), y se preparen para lograr que su potencial alumnado aprenda matemáticas con sentido. Entendemos que “aprender matemáticas con sentido consiste en atender a sus usos en contexto y ofertar propuestas a las cuestiones que de ello se deriven”

La investigación sobre los sentidos matemáticos comprende cientos de artículos en los últimos años, que incluyen no solo desarrollos teóricos sino también trabajo experimental en el aula.

El concepto de sentido matemático ha saido una de las piezas clave para el desarrollo de unas Bases para la elaboración de un currículo de Matemáticas en Educación no Universitaria, estructurada con cinco sentidos matemáticos: sentido algebraico, sentido espacial, sentido estocástico, sentido de la medida y sentido numérico. Remito al documento y a la noticia sobre el mismo.

Permítanme una última reflexión. La didáctica de las matemáticas es un área de investigación con muchos años de existencia, y con un interés enorme porque comprende todo lo que tiene que ver con las matemáticas que se deben enseñar y como deben enseñarse, pero también qué formación deben tener los que van a enseñarlo, y como esa formación debe evolucionar en el tiempo a la par que las propias matemáticas y la sociedad. Muchos colegas suelen simplificar la solución a los problemas educativos porque han congelado su propia experiencia en el tiempo que estudiaron matemáticas en la secundaria (entiendiendo por secundaria todo el espectro desde infantil hasta bachillerato). Pero son muchos los parámetros a tener en cuenta: el acceso universal a la educación y no sólo el de unos elegidos (bien por sus capacidades o por la disponibilidad económica), la evolución de las propias matemáticas, la irrupción de la computación y el uso de las mal llamadas nuevas tecnologías, los descubrimientos neurológicos que inciden en como aprender mejor …

Recientemente he releído un excelente artículo de Luis Rico Romero, Modesto Sierra Vázquez y Encarnación Castro Martínez,  El área de conocimiento de «didáctica de la matemática», publicado en Revista de Educación, núm. 328 (2002), pp. 35-5, que invito a leer. Aunque hayan pasado casi 20 años desde su publicación, merece la pena.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

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La anomalía

¿Vivimos en un tiempo que es sólo una ilusión, donde cada siglo aparente dura sólo una fracción de segundo en los procesadores del gigantesco ordenador? ¿Qué es entonces la muerte sino un simple “fin” escrito en una línea de código?

 

La anomalía es una novela matemática por muchos motivos. No solo el autor es un matemático, sino que la trama descansa en el azar y en las simulaciones; es más, los guiños a esta disciplina son continuos, como ceremos en esta entrada.

Este es el resumen que la editorial Seix Barral incluye en su web con la intención de atraer la atención del posible lector:

El 10 de marzo de 2021 los doscientos cuarenta y tres pasajeros de un avión procedente de Paris aterrizan en Nueva York después de pasar por una terrible tormenta. Ya en tierra, cada uno sigue con su vida. Tres meses más tarde, y contra toda lógica, un avión idéntico, con los mismos pasajeros y el mismo equipo a bordo, aparece en el cielo de Nueva York. Nadie se explica este increíble fenómeno que va a desatar una crisis política, mediática y científica sin precedentes en la que cada uno de los pasajeros acabará encontrándose cara a cara con una versión distinta de sí mismos.

La novela se articula en tres partes, Aussi noir que le ciel (tan negro como el cielo), La vie est un songe dit-on (La vida es un sueño, dicen) y La chanson du néant (La canción de la nada), que son tres fragmentos de poemas de Raymond Queneau, quien con el matemático François Le Lionnais, creó el grupo de experimentación narrativa de vanguardia Oulipo (Ouvroir de littérature potentielle), formado principalmente por escritores y matemáticos de habla francesa, y que utiliza las matemáticas para elaborar literatura.

El autor de La anomalía es Hervé Le Tellier, matemático de formación, que se dedicó posteriomente al periodismo y es además doctor en lingüística. Le Tellier es desde 1992 miembro  de Oulipo y su Presidente desde 2019.

La Anomalía no es su primera obra (ha escrito poesía, obras de teatro, novelas y relatos), aunque sí su primer gran éxito. La Anomalía se alzó en 2020 con el premio más relevante de las letras francesas, el Goncourt.

 

Hervé Le Tellier

La aparición de una copia exacta del avión de Air France en el espacio aéreo estadounidense moviliza a todos los sistemas de seguridad. Se habían estudiado todas las posibilidades de fenómenos insólitos, y elaborado los protocolos correspondientes. Y el responsable es el probabilista Adrian Miller, ahora en el Departamento de Matemáticas de la Universidad de Princeton. Una vez que se forma un grupo de trabajo secreto, Miller solicita la presencia de Meredith Harper, topóloga británica también en Princeton. Y Miller debe abandonar abruptamente una fiesta en Fine Hall, el edificio de las matemáticas en Princeton, en honor del medallista Fields Tanizaki (¿un guiño a la conjetura ABC?).

La solución al enigma del avión repetido solo puede ser una, vivimos en una simulación que alguien ha elaborado, y el avión ha sido copiado, bien por un error del programa, bien por un test que nuestros creadores quieren hacernos pasar para ver que hacen finalmente con nosotros.

Y hasta aquí puedo leer de este fantástico libro para no destrozar la intriga. El libro está escrito como un thriller, apasionante, de una manera muy inteligente, con momentos de auténtico clímax, y con un final apabullante. Como decían en televisión: Prix Goncourt 2020 : “L’anomalie” de Hervé Le Tellier, un roman “oulipien” rythmé comme une série télé.

Pero no me resisto a recordar estas frases:

El Presidente francés habla y habla –hecho insólito –antes de ceder la palabraal cabo de cinco minutos  su asesor científico. Para no sumar lo excéntrico a lo icomprensible, el matemático ha suavizado su aspecto de sabio chiflado,cambiando su desconcertante chalina púrpura por una fina bufanda de seda beige, pero sin renunciar a lucir en la solapa de la chaqueta una araña de plata.

¿Adivinan quién podría ser?

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

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La regla de tres y el presidente Abraham Lincoln

Multiplication is vexation;

Division is as bad;

The Rule of Three doth puzzle me,

And Practice drives me mad.

John Napier, 1570.

 

Los versos que encabezan esta entrada corresponden a una canción infantil, Multiplication is vexation, que se remonta a un documento isabelino de 1570 titulado “A description of the Admirable Table of Logarithmes” (Descripción de la admirable tabla de logaritmos), escrito por el matemático escocés John Napier (1550-1617) e impreso para Simon Waterson en 1618. Esta es la traducción: “La multiplicación es un fastidio;/ La división es igual de mala;/ La regla de tres me desconcierta,/y la práctica me vuelve loco.”

Recordemos que John Napier fue un matemático escocés, reconocido por ser el primero en definir los logaritmos. De hecho, de su nombre latino, Ioannes Neper, viene el de los logaritmos neperainos). Napier fue también el inventor de un ábaco, cuya descripción se publicó en su obra Rhabdologia, impresa en Edimburgo a finales de 1617. Ese ábaco se conoce en inglés con el curioso nombre de Napier’s bones (huesos de Napier), un primer dispositivo mecánico para calcular la multiplicación y la división. Napier era hijo de personajes ilustres, su padre era Sir Archibald Napier, terrateniente de Merchiston; Naper nación en el castillo de Merchiston y fue apodado por ello como “el maravilloso Merchiston”.

Pero volvamos a la regla de tres que le “desconcertaba”. Mucho más adelante en el tiempo, Abraham Lincoln, en una breve biografía proporcionada a los amigos que respaldaban su candidatura en 1860, escribió: “Sabía leer, escribir y calcular con la regla de tres; pero eso era todo”.  Parece que la regla de tres tenía un valor en aquellos tiempos.

Abraham Lincoln

Sabemos que la regla de tres es una forma de resolver proporciones, que se resuelven con multiplicación cruzada en la que el problema se plantea de forma que la cantidad desconocida es el último “extremo” de una serie de números que presentan una relación proporcional. Conocemos a, b y c, y calculamos x. Y eso en cuanto a la regla de tres simple o directa, que ya sabemos que podemos complicarlo más con la regla de tres inversa y la compuesta. En mis tiempos de escolar me tocó resolver muchos problemas de aitmética con la regla de tres, que se convertía en la panacea universal. Esto es lo que probablemente le tocó hacer a Lincoln en sus tiempos como joven tendero en New Salem (aunque estudió mucha sotras cosas de matemáticas, como los Elementos de Euclides). Seguramente este aprendizaje con los números le ayudó en sus posteriores tareas como Presidente de los stados Unidos.

La regla de tres era conocida por los árabes (como al-Jwarizmi en su Álgebra, y al-Biruni (973-1050), quien dedica una obra completa a este tema, Sobre las Reglas de Tres de la India. Aryabhatiya describió la Regla de Tres en estos poéticos términos: “En la regla de tres multiplica el fruto por el deseo y divide por la medida; el resultado será el fruto del deseo“.

La regla de tres ha sido recogida en muchos textos. Por ejemplo, en la Canción del jardinero loco, Lewis Carroll incluye las líneas: “Creyó ver una puerta de jardín / que se abría con una llave: / Volvió a mirar, y descubrió que era / Una doble Regla de Tres”.

El jardinero loco

Y también Rudyard Kipling la menciona en El Libro de la selva:

“You can work it out by Fractions or by simple Rule of Three,
But the way of Tweedle-dum is not the way of Tweedle-dee.
You can twist it, you can turn it, you can plait it till you drop,
But the way of Pilly Winky’s not the way of Winkie Pop!”

o sea

“Puedes resolverlo por Fracciones o por simple Regla de Tres,

Pero el camino de Tweedle-dum no es el camino de Tweedle-dee.

Puedes retorcerlo, puedes girarlo, puedes trenzarlo hasta que se te caiga,

Pero el camino de Pilly Winky no es el camino de Winkie Pop”.

En Francia se usa la “regla de tres” al menos a partir de 1520, aunque todo indica algunos siglos menos. En L’arithmétique nouvellement composée, Estienne de La Roche le dedica un capítulo entero, y la considera la regla más bella de todas.

Gilbert Walusinski

La receta se popularizó a principios del siglo XVIII gracias a las numerosas ediciones del libro de François Barrême, L’Arithmétique du sieur Barrême, ou le livre facile pour apprendre l’arithmétique de soi-même et sans maître. Barrême es autor de obras de cálculos prácticos y tablas de correspondencia que han pasado a la posteridad con el nombre de baremos. Barrême no se preocupa ya por la proporcionalidad, pero en el artículo de la Enciclopedia de Diderot y d’Alembert, si existe esta preocupación. Los dos enciclopedistas la denominan “regla de oro”. Y esa presentación como la regla en sí o como fruto de proporciones, continúa en décadas posteriores. Como ejemplo, cuando en 1960 y 1970 se introducen las mal llamadas “matemáticas modernas”, se busca la interpretación detrás de la regla de tres, poniendo de relieve el concepto matemático que la sustenta, la proporcionalidad. En 1963, Gilbert Walusinski, miembro de la Association des professeurs de mathématiques de l’enseignement public (APMEP), escribió un artículo titulado “La règle de trois n’aura pas lieu” (La regla de tres no tendrá lugar, parafraseando la obra teatral de Jean Giraudoux) criticando el automatismo de la regla de tres y proponirndo problemas en situaciones que movilizaran el espíritu crítico de los alumnos.

Y s que basta unos ejemplos sencillos para darse cuenta de la insustancialidad de la regla de tres:

Si un círculo de radio 2 metros tiene un área de 4 π, entonces uno de radio 4 metros tendría, si aplicamos la regla de tres, 8 π, cuando la respuesta correcta es 16 π. Porque la relación entre el área del círculo y su radio no es lineal, es cuadrática.

Si Juanito tiene a los 5 años una estatura de 1,25 metros, cuando tenga 10 años, mediría 2,50 metros, un futuro jugador de la NBA.

Y así podríamos seguir indefinidamente.

La enseñanza de las matemáticas en España no difieren mucho de lo que ocurre en Francia (y en realidad en cualquier otro país, los problemas son parecidos en casi todos). No defiendo la vuelta a aquellas “matemáticas modernas”, aunque no las repudio, porque el grupo Bourbaki perseguía una mejor fundamentación de las matemáticas y consiguieron un impacto que no se ha detenido (es lo que pasa cuando pones a grandes mentes a pensar juntos). Y cuestionar lo que se hace en cada momento supone siempre reflexionar sobre lo que es mejor, y eso nos puede llevar a cambios sustanciales. Pero sí veo claro que repetir una y otra vez ejercicios sin saber que es en realidad lo que se está haciendo, no va a suponer que se mejore el nivel matemático de nuestros alumnos. Y es mucho más útil para sus mentes conocer como unas cantidades se relacionan con otras que aplicar reglas de oro sin un análisis de su aplicabilidad al caso en cuestión.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).

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