| Prólogo de los autores |
| Capítulo 1. | Estructura y dinámica de las moléculas |
| | 1.1. | Resonancia magnética |
| | | 1.1.1. | Historia de la espectroscopia de resonancia magnética |
| | | 1.1.2. | Espectroscopia de NMR de alta resolución Desplazamiento químico Interacción espín--espín Procesos de intercambio |
| | | 1.1.3. | Fundamentos teóricos de la resonancia magnética nuclear Descripción clásica de las condiciones de resonancia magnética Análisis mecánico--cuántico de las condiciones de resonancia Población de los estados de espín |
| | | 1.1.4. | Naturaleza de la relajación magnética Relación espín--red Relajación espín--espín |
| | | 1.1.5. | Teoría de Bloch |
| | | 1.1.6. | Inducción nuclear |
| | | 1.1.7. | Espectrómetros de resonancia magnética nuclear Espectrómetros estacionarios Espectrómetros de impulso y espectrómetros de Fourier |
| | | 1.1.8. | Principales ventajas del método de NMR |
| | | 1.1.9. | Imagen de NMR (introscopía) Muestreo secuencial por puntos Muestreo secuencial por líneas Muestreo secuencial por planos Escaneado simultáneo de todo el objeto |
| | | 1.1.10. | Resonancia paramagnética electrónica Condiciones de la resonancia electrónica Hamiltoniano del espín. Interacción hiperfina |
| | | 1.1.11. | Resonancia nuclear doble |
| | | 1.1.12. | Efecto Overhauser |
| | | 1.1.13. | Polarización química de núcleos y electrones |
| | 1.2. | Modelos matemáticos de la teoría de la estructura y dinámica molecular |
| | | 1.2.1. | Modelos químico-cuánticos Precisión objetivo Formulación Implementación Verificación Predicción |
| | | 1.2.2. | Método de Hartree–Fok |
| | | 1.2.3. | Modelos que toman en consideración la correlación Método de interacción de configuraciones; Método basado en la teoría de perturbaciones; Método de clusters conectados |
| | | 1.2.4. | Elementos de la teoría del funcional de densidad; La densidad .. como variable principal; Ecuaciones autoconsistentes de Kohn–Sham |
| | Preguntas de control |
| | Bibliografía |
| Capítulo 2. | El origen de la vida y del pensamiento desde el punto de vista de la física moderna |
| | 2.1. | Propiedades dinámicas de las proteínas simples |
| | | 2.1.1. | Organización estructural de las proteínas funcionales |
| | | 2.1.2. | Modelos de la proteína como cuerpo físico |
| | | 2.1.3. | Requisitos principales de la organización estructural de las proteínas funcionales |
| | | 2.1.4. | Autoorganización de las proteínas |
| | | 2.1.5. | Complejidad de las proteínas |
| | 2.2. | Surgimiento de la vida |
| | | 2.2.1. | Etapas tempranas de la evolución biológica; Primera etapa: surgimiento de moléculas importantes desde el punto de vista biológico; Segunda etapa: acumulación espontánea de moléculas; Tercera etapa: formación del sistema informacional |
| | | 2.2.2. | Aspectos moleculares del mecanismo de autorreproducción |
| | | 2.2.3. | Variantes de biosíntesis primaria |
| | 2.3. | Asimetría biológica |
| | 2.4. | Velocidad de la evolución biológica |
| | 2.5. | Información; La información y sus propiedades; Valor de la información |
| | 2.6. | Surgimiento del pensamiento; Propiedades fundamentales del proceso mental |
| | | 2.6.1. | Elementos de la teoría del reconocimiento de objetos |
| | | 2.6.2. | Neurocomputación |
| | | 2.6.3. | Pensamiento y reconocimiento de objetos; Evolución surgimiento del aparato mental |
| | Preguntas de control |
| | Bibliografía |
| Índice de autores |
| Índice de materias |
El crecimiento incesante del volumen de conocimientos es un factor
fundamental del desarrollo científico actual. La ciencia como tal nació en
la Antigüedad como resultado de las necesidades originadas por la
actividad práctica de la sociedad, y gradualmente se transformó en una
fuerza productiva y una institución social de inmensa importancia que
ejerce una considerable influencia en todos los campos de la sociedad y la
cultura. Desde el siglo XVII el volumen de la actividad científica se
duplica cada 10--15 años aproximadamente (aumento de la cantidad de
descubrimientos, del volumen de información científica, del número de investigadores).
Una consecuencia del impetuoso aumento de la información es el crecimiento
de la diferencia entre el nivel de los conocimientos alcanzados por la
ciencia y el nivel del material estudiado en los centros de educación
superior.
En una de sus intervenciones,
S.P.Kapitsa
expresó la idea de que cada generación debe escribir su propio libro de
texto de física. Hoy es necesario preguntarse si ha
llegado el momento de escribir ese libro. Y si fuera así, ¿está
preparada la generación actual (finales del siglo XX, inicios del
siglo XXI) para hacerlo? Lo principal es decidir quñ debe ser incluido en ese
libro. En una conversación sobre la historia de la física, el conocido
físico
estadounidense y divulgador de la ciencia
Orear, Jay
Jay Orear,
en una manera algo arbitraria, distinguió tres períodos en esta ciencia: el clásico, el moderno
y el contemporáneo.
Al concluir el siglo XIX, ya se
habían estudiado con todo detalle tales ramas de la física como la
mecánica, la termodinámica, el electromagnetismo, la óptica y la
hidrodinámica. La teoría de estas ciencias se consideraba en general
completa, de modo que no tenía sentido esperar
descubrimientos importantes en el futuro. El conjunto de estas ramas de la física se
suele agrupar bajo la denominación de física clásica.
A finales del siglo XIX y a lo largo de las primeras tres dñcadas del
siglo XX, en la física tuvo lugar una serie de descubrimientos
extraordinarios. Se descubrió la radiactividad, que posteriormente se
comenzó a utilizar en la investigación de la estructura del átomo.
La creación de la teoría de la relatividad obligó a reformar las
concepciones existentes acerca del espacio y el tiempo. Los intentos de
describir la estructura del átomo condujeron a la creación de la teoría
cuántica. Este período, en el transcurso del cual cambió completamente el
carácter de las investigaciones físicas, comenzó a ser llamado física
moderna.\parf
En los años treinta del siglo XX por primera vez fue observada la
radioemisión de las estrellas, se descubrieron el neutrón y la fisión del
núcleo atómico. Estos y otros descubrimientos condujeron a la
acumulación de una gran cantidad de resultados en las nuevas ramas de la
física, y esto continúa en nuestros días. Este colosal progreso en las
investigaciones físicas, como consecuencia de las cuales se hicieron
numerosos descubrimientos y surgieron nuevas ideas, tuvo como resultado el
nacimiento de la física contemporánea.
A la par con el crecimiento del volumen de información,
una característica distintiva de las ciencias naturales contemporáneas es la integración
cada vez más intensa de las investigaciones científicas. Esta tendencia
hace cada vez más condicional la división entre las ciencias naturales.
No obstante, no pierde su vigencia el papel predominante de la física, la
cual estudia las propiedades más elementales y, por tanto, más generales
del mundo material; al mismo tiempo conserva su validez el carácter
específico de las restantes ciencias naturales.
Las particularidades indicadas (el rápido crecimiento del caudal de
información científica y la integración cada vez más intensa de las
ciencias naturales) plantean problemas de carácter metodológico que es
necesario resolver cuando se decide escribir un libro de texto.
La importancia de este problema se intensifica aún más por el hecho de que
frecuentemente se hace hincapiñ en los mñtodos de enseñanza que se deben
poner en práctica. En realidad el problema consiste en la elección del
material que se ha de impartir. Desde luego, la reducción de las ediciones
de literatura científica y educacional dificulta considerablemente la
solución de este problema.
Todo lo dicho nos llevó a comenzar la preparación
de un libro que
reflejara los avances de la física durante los últimos cincuenta años
aproximadamente. El material en base al cual se escribió este libro fue
tomado de diversas fuentes (artículos, reseñas, monografías, libros de
texto). Como fuentes principales de información fueron utilizados los
artículos publicados en la revista
Uspeji fizicheskij nauk y en la Revista Educacional del Fondo Soros
Revista Educacional del Fondo Soros (editada en Rusia entre 1995
y 2001).
Al final de cada capítulo se ofrece una lista de las fuentes de información utilizadas.
En algunos casos se
incluyen trabajos que no fueron utilizados o de los cuales se
tomó sólo un pequeño volumen de información. Esto está motivado por la
importancia que los mismos pueden tener para un estudio posterior más
profundo del material incluido en el libro. De esta manera, la cantidad de
citas bibliográficas incluidas sobrepasó las 250. Esperamos que el lector
pueda utilizar esta amplia información, que abarca las más diversas ramas
de la física contemporánea.
Somos conscientes de la dificultad que encierra en sí el problema
planteado ante nosotros, pero es evidente que no se debe perder más tiempo y
debemos comenzar a resolverlo. Para
esto es necesaria una primera experiencia, es necesario dar el primer
paso. Tenemos la esperanza de que este primer paso haya sido exitoso.
Tomando en consideración que durante el último medio siglo se ha acumulado
una cantidad colosal de material científico y que el volumen del libro es
limitado (así como el tiempo destinado a la enseñanza de los estudiantes), se hace evidente
la necesidad de un intenso trabajo de selección. El libro fue escrito
teniendo en mente en primer lugar a los estudiantes de especialidades
tñcnicas. Desde luego, esto no es casual. El progreso tñcnico, testigos
del cual somos hoy, resultó posible ante todo gracias a los logros
científicos de las últimas dñcadas. Al mismo tiempo, en el libro tambiñn
se incluyeron algunas ramas de la física que posiblemente no influyen de
modo directo en el progreso tñcnico, pero sin las cuales sería imposible
comprender el mundo en que vivimos.
En lo que respecta a la exposición del material, su nivel se encuentra
entre el de un libro de texto y el de una reseña científica. Es decir, los
principales lectores de este libro deben ser los estudiantes de los
últimos cursos, los cuales cuentan ya con los conocimientos necesarios de
física y matemática. Somos de la opinión que el material puede ser
impartido como un curso de 35--40 lecciones. Hemos tratado de
presentar el material en una forma interesante para facilitar su comprensión.
Éste es el mismo objetivo que persiguen las preguntas de control de cada
capítulo y las numerosas ilustraciones incluidas.
V.K.Vóronov
A.V.Podopliñlov
Vladímir Kirílovich Vóronov
Doctor en Ciencias Químicas, científico honorario de la Federación de Rusia. Sus intereses científicos están relacionados con la resolución de los problemas de la química físico-orgánica mediante el uso de los métodos de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear. En los últimos quince años se ha dedicado especialmente a las investigaciones en el campo de la información cuántica y a la problemática científico-metodológica relacionada con las dificultades de carácter cognitivo que experimentan los estudiantes de los centros de enseñanza superior. Es autor y coautor de más de doscientos publicaciones científicas, entre ellas, quince libros. Por sus logros en el desarrollo de la pedagogía fue galardonado con la medalla «Por el trabajo innovador en el campo de la educación superior», condecoración otorgada por la Academia de Ciencias Naturales de Rusia.
Alexéi Vitálievich Podopliélov
Doctor en Ciencias Químicas. Su actividad científica está relacionada con el estudio de las moléculas paramagnéticas mediante el uso de los métodos de la resonancia magnética nuclear de alta resolución. Alexéi Podopliélov es un conocido especialista en el campo del estudio de la influencia de los efectos de los espines electrónicos y nucleares sobre el curso de las reacciones con la participación de radicales. Es autor y coautor de más de setenta publicaciones científicas, entre ellas, siete libros.
