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La
Banda de Moebius
Uno de los objetos matemáticos
más famosos dentro y fuera de la propia matemática
Una superficie ordinaria tiene dos caras. Esto se aplica a
las superficies cerradas como la esfera y el toro, y a las
superficies con contornos curvos, como un disco o un toro
del que se haya quitado un trozo.
Las
dos caras de una superficie tal, podrían pintarse con
colores diferentes para distinguirlas.
Si la superficie es cerrada, los dos colores nunca se juntan.
Si la superficie tiene límites curvos, los dos colores
se encuentran solamente a lo largo de estas curvas.
Un bicho que se arrastrara sobre tal superficie y tuviera
prohibido cruzar las curvas límites, si existen, siempre
quedaría en la misma cara.
A. F. Möbius hizo el sorprendente descubrimiento de que
existen superficies con una sola cara.
La mas simple de estas superficies es la llamada banda de
Möbius, formada tomando una larga tira rectangular de
papel y uniendo sus extremos después de darle media
vuelta.
Un bicho que se arrastrara sobre esta superficie, andando
siempre por la parte media de la tira, llegaría a su
posición original en el lado inferior, como se aprecia
en el dibujo del artista gráfico M. C. Escher (1898-1972)
Cualquiera
que se comprometiera a pintar una cara de la banda de Möbius
podría hacerlo introduciendo toda la tira en un bote
de pintura.
Otra propiedad curiosa de la banda de Möbius es que su
contorno está formado por una curva simple cerrada.
La superficie ordinaria de dos lados, formada uniendo los
extremos de un rectángulo sin retorcerlo, tiene dos
contornos curvos distintos.
Si esta última tira se corta a lo largo de la línea
central, se rompe en dos tiras distintas de la misma clase.
Pero si se corta la banda de Möbius a lo largo de esta
línea, encontramos que queda de una sola pieza.
Resulta difícil, para cualquiera que no esté
familiarizado con la banda de Möbius, predecir este comportamiento,
tan contrario a la intuición de lo que "debería"
suceder.
Si la superficie que resulta de cortar la banda de Möbius
a lo largo de su línea media se corta otra vez a lo
largo de dicha línea media, se forman dos tiras, separadas
pero entrelazadas.
Es fascinante jugar con tales tiras, cortándolas de
parte a parte a lo largo de líneas paralelas al contorno
a distancias de 1/2, 1/3, etc.
Ciertamente, la banda de Möbius merece un lugar en la
instrucción geométrica elemental.
Fuente:
http://www.fciencias.unam.mx
Aplicaciones
Las
bandas de Mobius tienen también utilidad practica.
En 1923, Lee Forest obtuvo la patente norteamericana Nº 1.442.632
para una película de esta forma, en la que podrían
registrarse ambas caras. Mas recientemente, la misma idea
ha sido aplicada a cintas magnetófonicas, con lo que
la cinta retorcida puede funcionar el doble de tiempo que
lo que estaría otra normal.
Se han otorgado diversas patentes para cintas transportadoras
diseñadas a fin de que sufran igual desgaste por ambos
lados.
En 1949 O.H. ' obtuvo la patente Nº 2.479.229. relativa a
una banda de Mobius abrasiva. B.F. Goodrich se adjudico en
1957 otra patente parecida.
En 1963 J.W. Jacobs consiguió la patente Nº 3.302.795.
para un filtro auto limpiante destinado a maquinas de limpieza
en seco, que por tener la forma de banda de Mobius facilita
el lavado por ambas caras tras sociedad depositada en el filtro
al ir este dando vueltas.
Los artistas gráficos se han valido esta banda tanto
para fines publicitarios como artísticos. La superficie
de Mobius ha tenido también papel destacado en numerosos
cuentos de ciencia ficción, No- died Professor, The
Wall of darkness. ( julio 1949).
Woldor R.Tobler sugirió en cierta ocasión hacer
un mapamundi sobre una superficie de Mobius, de forma que
el borde coincidiera con los polos y los paralelos y meridianos
quedaran uniformemente separados. De trazarse adecuadamente
se podría pinchar el mapa por un punto cualquiera y
al asomar la punta por el otro lado señalaria el antípoda
esférico.
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August
Ferdinand Möbius
nació en Schulpforta, Alemania, el 17 de noviembre
de 1790; fue el único hijo de uno de los más
importantes profesores de baile de la aristocracia alemana.
Su padre murió cuando él tenía tres años
y su madre decidió no mandarlo a la escuela sino hasta
que cumplió trece años. En 1803 entró
a la escuela de la que salió en 1809 para ingresar
a la Universidad de Leipzig. En un principio comenzó
estudiando leyes que era la carrera que su familia había
decidido para él, pero en menos de un año logró
imponer sus gustos a los de su familia y entró a estudiar
matemáticas, física y astronomía.
En 1813, Möbius viajó a la ciudad de Göttingen
a estudiar bajo la dirección del famosísimo
matemático Karl Friedrich Gauss quien en ese entonces
era el director del Observatorio de Göttingen. La formación
y la pasión por las matemáticas que Möbius
recibió de Gauss lo marcaron para toda la vida.
En 1815 fue llamado a formar parte del ejército prusiano
y quedó horrorizado. No sólo no quería
dejar el estudio de las matemáticas sino que no quería
por ningún motivo ingresar a un ejército y participar
en una guerra. Finalmente, después de muchos trámites
y procesos logró que se le eximiera de ir a la guerra.
En 1816 entró a formar parte del cuerpo de profesores
de la universidad de Leipzig y a pesar de que en ese mismo
año se le ofreció un puesto como astrónomo
en la ciudad de Greifswald y tres años más tarde
uno como matemático en Dorpat, nunca abandonó
de la universidad de Leipzig.
A partir de entonces se fue convirtiendo en un importante
matemático y su nombre quedó ligado a varios
objetos matemáticos de distinta especie: la banda de
Möbius, la función de Möbius...
Möbius, al igual que la mayoría de los científicos
de su época, no se dedicó únicamente
a la investigación en matemáticas. Era miembro
del observatorio de Leipzig y de hecho fue a él a quién
se le encargó su remodelación que duró
de 1818 a 1821, para lo cuál visitó varios observatorios
de Alemania.
En 1820 se casó y tuvo una hija y dos hijos. En 1848
fue nombrado director del observatorio.
A
Möbius le gustaba mucho inventarse problemas y juegos
matemáticos:
He aquí uno de ellos:
Un rey con cinco hijos escribió en su testamento que
a su muerte sus tierras deberían ser divididas en cinco
regiones de tal manera que cada una de las regiones compartiera
frontera con las otras cuatro. ¿Tiene solución
este problema?
La respuesta es que el problema no tiene solución,
sin embargo, es un problema muy intresante que además
refleja el profundo interés que Möbius tenía
por la topología, área de las matemáticas
en la que fue pionero y a la que se dedicó muchos años.
Particularmente hizo estudios muy serios sobre las propiedades
de las superficies de una sola cara, incluyendo la tan conocida
"banda de Möbius" descubierta por él
en 1858.
August Möbius murió el 26 de septiembre de 1868
en Leipzig.
Un
Curiosidad linguística
Queremos aclarar que quizás en otros lados encontrarás
el nombre del matemático Möbius escrito como Moebius,
no te preocupes, es exactamente el mismo. Lo que sucede es
muchos nombres alemanes llevan "diéresis"
(los puntitos que van encima de la o) y antiguamente las máquinas
de escribir no tenían este símbolo por lo que
en español se optó por escribir las letras "oe"
para designar la "ö".
Así por ejemplo, otro gran matemático alemán
llamado Gödel muchas veces aparece como Goedel y al famosísimo
escritor, también alemán, Göthe, la mayoría
de las veces se le encuentra como Goethe.
Fuente:
http://redescolar.ilce.edu.mx
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