Los secretos de los viajes espaciales, la energía oscura o incluso la posibilidad de viajar en el tiempo: las 9 ecuaciones que cambiaron el mundo

Fotograma de la película 'Una mente maravillosa'.
Fotograma de la película 'Una mente maravillosa'.
Imagine Entertainment.
  • Las matemáticas permiten conocer la naturaleza de todas las cosas del universo.
  • Saber cómo funcionan las leyes de la física permite ahondar en avances científicos y tecnológicos revolucionarios.
  • Una parte importante de la vida actualmente se debe gracias a estas 9 ecuaciones.
  • Descubre más historias en Business Insider España.

Hablar de las matemáticas en frío puede parecer árido. No tienden a ser la asignatura favorita en educación y a veces pecan de complejas, pero cuando se habla de las posibilidades que otorgan su conocimiento, la cosa cambia.

No es igual de llamativo hablar de la teoría de la relatividad de Albert Einstein que hacerlo de poder viajar en el tiempo.

Ocurre lo mismo con la ley de gravitación universal y la posibilidad de viajar a Marte, o con las ecuaciones de Friedmann y la misteriosa energía oscura que acelera la expansión del universo.

A lo largo de la historia, grandes mentes han logrado usar los conocimientos que tenían hasta la fecha y ampliarlos permitiendo una mayor comprensión del universo en el qué vivimos y cómo podemos usarlo en nuestro favor, tal y como recoge Live Science.

Estas son 9 ecuaciones que cambiaron el mundo.

1. Teorema de Pitágoras

A día de hoy es una de las cosas que se aprenden en todos los colegios, pero se trata de una de las primeras reglas trigonométricas de la historia.

El teorema establece que en todo triángulo rectángulo el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos.

Se le atribuye al matemático griego que le da nombre a la ecuación, según la Universidad de St. Andrews (Escocia). Es uno de los cálculos más antiguos que existen y permitieron ampliar la construcción, la navegación y la cartografía, entre otras muchas cosas.

2. La segunda ley de Newton y la ley de gravitación universal

Isaac Newton elaboró una serie de principios que determinaban una parte importante de las leyes de la física. Pero es la segunda ley de Newton, la de dinámica fundamental, la que tiene unas posibilidades astronómicas, nunca mejor dicho.

El físico inglés desarrolló a partir de esta ecuación la ley de gravitación universal en 1687 en la que se estipula que la fuerza con la que se atraen dos objetos es proporcional a la multiplicación de sus masas dividido por la distancia que les separa al cuadrado.

Estos 6 descubrimientos espaciales recientes podrían cambiar el mundo tal y como lo conocemos

Pero lo más interesante del asunto es qué se ha podido calcular con eso. La ecuación de Newton permite saber con rigurosa precisión el movimiento de los planetas y demás cuerpos estelares del sistema solar y cómo poder viajar entre ellos.

3. La ecuación de onda

Casi un siglo después de los hallazgos de Newton, su homólogo francés Jean-Baptiste le Rond d'Alembert derivó una ecuación que describe las vibraciones de una cuerda oscilante o el movimiento de onda.

Tal y como recoge la revista Advances in Historical Studies, esta ecuación permite a los científicos predecir el movimiento del agua, las ondas sísmicas y sonoras.

Además ha servido de base para elaborar otros cálculos, como la ecuación cuántica de Schrödinger, sobre la cual se basa el soporte de muchos dispositivos digitales de computación.

4. Las ecuaciones de Fourier

La transformada de Fourier permitió un gran avance en el cálculo complejo cuando la escribió en 1822, recuerda Live Science. La ecuación permitió la simplificación de datos complejos y desordenados en combinaciones de onda simples.

El avance fue tal que para la relación de cálculos de tiempo y espacio, según el Yale Pacific, los matemáticos de la época no podían creerse que fuera cierto.

A día de hoy, las transformadas de Fourier se usan constantemente para el procesamiento de datos, la estadística, la astronomía y la ingeniería.

5. Ecuaciones de Maxwell

Fenómenos como la electricidad y el magnetismo eran difíciles de medir e investigar hasta que James Clerk Maxwell pudo describirlos en gracias a 20 ecuaciones —posteriormente reducidas a 4— en 1864.

Su recopilación de cálculos permitió comprender ambos conceptos y unificarlos en uno solo e introducir conceptos revolucionarios como el campo magnético. 

Estas ecuaciones proporcionan la base del comportamiento de todo objeto electrónico y tecnológico a día de hoy.  

6. E = mc ^ 2.

La fórmula matemática más famosa de la historia. Enunciada por Albert Einstein forma parte de la teoría de la relatividad especial. La ecuación proponía la equivalencia de la materia y la energía como 2 caras de una misma moneda.

La teoría de la relatividad especial ha ayudado enormemente a saber cómo funcionan las estrellas o el universo, así como el desarrollo de aceleradores de partículas y el mundo subatómico.

Entrar a un agujero negro supondría no poder predecir el futuro, una teoría que rompe con el determinismo de la relatividad general de Einstein

Además, esta teoría de Einstein, desarrollada en profundidad 10 años más tarde con la relatividad general, introdujo nuevos conceptos tan llamativos como el de la dilatación del tiempo.

Según las mediciones de Einstein, la gravedad y la velocidad afectan a la medición ordinaria del tiempo.  

De esta manera, y en lo relativo a la velocidad, el tiempo transcurre más lentamente para los objetos que van a altísimas velocidades. Cuanto más cerca se mueva algo a la velocidad de la luz (unos 300.000 km por segundo), menos tiempo habrá vivido respecto a otros objetos a menor velocidad.

Es decir, si consiguiéramos movernos a la velocidad de la luz en un punto fijo, podría considerarse un que se ha hecho un viaje al futuro. No obstante, la misma teoría limita el movimiento temporal hacia adelante, siendo imposible trasladarse hacia el pasado.

Está tan presente en nuestro día a día que, por ejemplo, las mediciones en tiempo que pueden tener los satélites GPS y que mandan a la Tierra, tienen introducida una corrección temporal programada debido a su diferente marco temporal.

7. Ecuaciones de Friedmann

El físico ruso Alexander Friedmann, basándose en las teorías de ecuaciones de campo propuestas por Einstein unos años antes, rayó la perfección en 1920. Friedmann demostró que se podían medir todas las características del universo a partir del Big Bang.

Las 2 ecuaciones que el físico ruso propuso combinan la curvatura del universo, la materia y la energía que lo componen, así como la constate de velocidad luz a la que se expande.

La razón de su transcendencia recae en la demostración de la existencia de una energía desconocida incluso a día de hoy: la energía oscura. Se trata de un fenómeno del que los científicos apenas saben nada, salvo que está presente en el 75% del cosmos, que actúa en oposición a la gravedad y que es responsable de la expansión del universo.

8. Ecuación de información de Shannon

Es de conocimiento general que los ordenadores utilizan su propio lenguaje: el binario. Este concepto fue desarrollado inicialmente por el matemático e ingeniero estadounidense Claude Shannon en 1948.

La fórmula de Shannon mostraba la forma más eficiente de compartir o transmitir información teniendo en cuenta el ancho de banda de una línea y la potencia de la señal y el ruido.

Esta ecuación otorga resultado en bits por segundo y es la base del funcionamiento de prácticamente todos los ordenadores del mundo.

La materia oscura del espacio podría ser originaria de los agujeros negros: un estudio intenta probar la teoría de Stephen Hawking sobre uno de los mayores misterios del universo

9. La ecuación logística de May

La teoría del caos es tan compleja y caótica como su propio nombre indica. Uno de los matemáticos que la propuso, el francés Henri Poincaré dijo que el azar no es más que la medida de la ignorancia del hombre. En pocas palabras, sirve para medir la aleatoriedad de elementos o fenómenos.

El también matemático y físico australiano, Robert May, escribió en 1976 en Nature su teoría de 'Modelos matemáticos simples con dinámicas muy complicadas'. 

En la teoría, May proponía un modelo de cálculo sencillo para explicar las dinámicas de las poblaciones que crecen a un ritmo cada vez menor cuanto más cerca se encuentra de un límite; y también para el cálculo de número aleatorios en la programación.

Otros artículos interesantes:

El estudiante brillante de matemáticas que cambió para siempre internet con los Captcha ahora es el CEO de un unicornio con más de 40 millones de usuarios: la fascinante historia del CEO de Duolingo

Las claves de Smartick, el método español para aprender matemáticas que ha conquistado al MIT

Científicos israelíes inventan una máquina algorítmica capaz de crear fórmulas matemáticas totalmente nuevas

Te recomendamos