Físicos
A lo largo de la historia de la física ha habido
muchos relojeros. Los primeros se dedicaron solo a mirar el
reloj, a sentir la emoción de ver que aquello estaba vivo
y a realizar deducciones sin desmontarlo. De entre ellos llama la
atención Tales de Mileto,
el primer "físico" (en un sentido muy diferente al que
entendemos en la actualidad). Tales miró la maquinaria sin
abrir el reloj, pero su genial pensamiento
hizo algunas aproximaciones como las que hace un niño
antes de abrir la tapa: fue capaz de predecir un eclipse de Sol
sin prácticamente conocer porqué se
producía. Hay quien dice que conocía el ciclo, sin
conocer el motivo. Estuvo atento al movimiento del mundo, y ello
le valió una gran fama. También es cierto que
mirando al cielo cayó a un pozo… una bella
metáfora del filósofo, siempre tan alejado del
mundo práctico y real que suele estar en "las nubes" como
diría Aristófanes.
Anaximandro fijaba sus cábalas mentales en un tema que
podría pasar perfectamente por uno de los nuestros
actuales (salvando las evidentes distancias) en cuanto a su
dificultad para unir cuatro grandes elementos fundamentales,
la tierra, el
aire, el agua y el
fuego. Se planteó cuestiones lógicas como las
siguientes ¿Cuál es la que compone todo?
¿Alguna de las cuatro o una quinta? ¿Cómo se
generan? Anaximandro
comenzó a deducir que, si hubiera más fuego que
agua en el
mundo, este haría que el agua se convirtiera en "aire".
Por lo tanto, los elementos mantenían un maravilloso
equilibrio. En la actualidad, los físicos se maravillan
cuando observan la relación entre las diferentes
constantes "universales" y la gran precisión con la que
estas se mantienen, de tal modo que el mundo parecería
especialmente diseñado para que nosotros
estuviéramos en él. El principio antrópico
(en su versión más fuerte o la débil) hablan
de un sutil equilibrio entre las cuatro fuerzas. En cierto modo,
Anaximandro estaba teniendo las primeras ideas sobre un
"principio antrópico", si bien él no la
denominaría así.
Ahora, nos preguntamos si existe una quinta fuerza que las
unifique todas, o una de ellas tiene una mayor o menor
influencia. Pero también tenemos el riesgo de querer
mirar tan lejos que pudiéramos caer en el pozo, porque
creamos modelos
matemáticos que utilizan 10 u 11
dimensiones para explicarnos el mundo, y nos vamos al mundo de
las nubes, alejándonos del de la realidad cada vez
más.
Hubo algunos presocráticos que, mirando asombrados la
maquinaria del reloj, me dejan a mí asombrado. Como
Filolao, que pensaba que era la tierra la
que giraba sobre un eje, estando las estrellas quietas, y entre
sus cuestiones se encontraba la de si se podría extender
la mano desde las estrellas. Leucipo y Demócrito
completaron una larga lista de pensadores hasta llegar a Sócrates,
definiendo de una manera aproximada una palabra que se
quedaría en nuestro vocabulario físico y
químico: átomo.
La naturaleza de
la luz
Galileo quería medir la velocidad de
la luz. Para ello instaló a un ayudante a una distancia en
una colina, y él se puso en otra, e intentó
verificar si la luz tenía una velocidad medible. Los
resultados le indicaban que no, que esta viajaba a velocidad
infinita. Posteriormente Newton
realizó la primera gran revolución
de la física.
Fue como si alguien hubiera abierto la tapa y hubiera comenzado a
ver el movimiento
real del mundo y, viendo las espiras-muelle que un reloj
mecánico tiene dentro, comenzara a deducir el corazón
del mundo. Con el efecto de la doble refracción en el
prisma, Newton captó un rayo y de una luz blanca obtuvo un
espectro. Verificó que se creaba una banda de colores. Se
suponía que la velocidad de la luz blanca había
sido llevada a diferentes velocidades, lógicamente todas
ellas inferiores a las de la luz blanca normal. Por ello, no se
podían obtener en el simple espectro, con este sistema, fotones
con velocidades superiores a las de aquella.
Newton se había intrigado con la "acción
a distancia" creyendo que existía una sustancia que
llenaba los cielos y que tal vez condujera la fuerza de la
gravedad. Había que buscar el famoso "eter
lumínico", que debería ser sólido y
además saturar la materia
ordinaria… un material sólido, superrígido y
maleable para no interponerse ante el objeto más
insignificante… no interferir ni el más mínimo
parpadeo.
Para Huygens, la luz estaba compuesta de minúsculas
ondas.
Según él, la luz violeta tenía que tener una
longitud de onda más corta que la azul. El cambio fue
radical, tanto que su nombre bautiza a una sonda, pero no pudo
explicar porqué la luz no se comportaba como una onda
cuando se encontraba con sólidos. Y lo más
importante, cómo podía una onda viajar en el
vacío.
Durante mucho tiempo
estuvieron peleándose estas dos teorías
(una vez más, de dos elementos opuestos, cuando se
concilian, nace uno nuevo): si la luz era un corpúsculo, o
una onda. Tuvo que ser Thomas Young el que convencería a
todos de que la luz era una onda. Esto explicaba porqué
que la luz puede pasar por dos sitios a la vez, porque tiene una
longitud de onda muy pequeña y por ello proyectan sombras,
pueden contornear un obstáculo solo si son mucho mayores
que la longitud de onda "por cierto muy pequeñas", y solo
los objetos cuyas dimensiones se asemejan a la longitud de onda
como los virus son los
suficientemente pequeños como para que puedan ser
contorneados.
Austin-Jean Fresnel verificó que si un objeto era lo
suficientemente pequeño, la onda luminosa lo
contornearía sin dificultad. Y también Fraunhofer,
y Henry Augustus Rowland… hasta que llegó el
espectroscopio. Todo ello, más las teorías del
movimiento ondulatorio de la luz hacía que la teoría
de la luz como corpúsculo, se hubiera desmoronado… poco
a poco, el mecanismo del reloj se iba descubriendo, pieza a
pieza.
Para medir la velocidad, la aventura siguió con Olaus
Roemer, que hizo sus pruebas con
las lunas de Júpiter. Para este investigador, teniendo en
cuenta los errores de la época, la luz tenía una
velocidad de 225.000 km/s. Bradley haría algo similar con
las estrellas averiguando la velocidad de la luz con mayor
precisión. Le siguió Fizeau con su rueda dentada y
Foucault con un
espejo giratorio de rueda dentada. Foucault
verificó que la luz tenía diferentes velocidades en
diferentes medios.
Averiguó que era notablemente inferior a la alcanzada en
el aire, que
concordaba con la teoría ondulatoria de Huygens.
FitzGerald imaginó que "algo" conspiraba contra el
medidor, y añadió el "escorzo", la
compresión en al dirección del movimiento. Lorenz
promovió la idea de FitzGerald en el sentido de que si se
comprimía la carga de una partícula para reducir su
volumen,
aumentaría la masa de dicha partícula. Por
consiguiente, una partícula voladora, escorzada en la
dirección de su desplazamiento por la contracción
de FitzGerald debería crecer en términos de masa. A
la velocidad de la luz, la masa de una partícula
debería ser infinita, y puesto que no puede haber ninguna
velocidad superior a la de la luz, no podría existir
ninguna masa superior a la infinita. El efecto se combino en las
ecuaciones de
Lorenz-FitzGerald.
La contracción FitzGerald no se podía medir,
pero sí se podía medir el efecto Lorenz sobre las
masas, indirectamente. Al aumentar la velocidad de un
electrón se acrecentaba la masa pero no había
razón para pensar que también lo haría la
carga, por tanto la relación masa/carga debería
aumentar. En 1900 el físico alemán W. Kauffmann
descubrió que esa relación aumentaba con la
velocidad, de tal forma que señalaba un incremento de la
masa del electrón, como predijeron las ecuaciones de
Lorenz-FitzGerald.
Michelson, utilizando el sistema Fizeau-Foucault proyectando
la luz en el vacío en vez del aire, averiguó que la
velocidad de la luz en dicho vacío era de 299.730 km/s,
demostrando también que todas las "longitudes de onda"
viajaban a la misma velocidad en el citado vacío. Lo que
Michelson aún no había constatado, y evidentemente
tampoco habría imaginado, es que el vacío que el
suponía no era auténtico vacío. Una vez
definida "exactamente" la velocidad de la luz, con 299.727 Km/s,
se aplicó para medir distancias. Si la velocidad de la luz
es constante, la distancia será la velocidad constante de
la luz por el tiempo (años luz).
La unión de otras
dos: electricidad y
magnetismo
James Clark Maxwell abrió la tapa del reloj del mundo y
de los truenos. En aquellos momentos, como suele ocurrir antes de
un gran cambio y de forma similar a la actualidad,
existían dos formas de ver el mundo: la continental y la
de Faraday. Maxwell consiguió discriminar entre dos
grandes teorías, y buscar el punto de unión,
llegando a la unificación de la física (hasta ese
momento). Fue un momento apasionante: la vieja y clásica
física comenzaba un importante cambio. En un trabajo
titulado "On Faraday lines of force", Maxwell comenzaba a
realizar una gran unificación: la de la electricidad con
el magnetismo. Gran pensador, Maxwell consiguió establecer
las bases de los cambios que iban a propiciar la
revolución tecnológica más importante de la
historia de la
física. Hertz, Maxwell… y el electromagnetismo abrían un campo tremendo
que desarrolló la tecnología, hasta el
punto de que prácticamente toda la revolución
tecnológica vino de la combinación de estos
descubrimientos con los clásicos mecánicos. La
tecnología desde entonces ha ido variando en cantidad
(disminuyendo) pero no en cualidad. Al parecer se había
desmontado gran parte del reloj, pero aún no se
había desmontado del todo.
La
revolución matemática
Casi la mayoría de los nombres de los físicos
nos resultan familiares (un newton, un maxwell, un faraday o un
herzt son unidades de medida utilizadas en física en honor
a aquellos), pero hay otros muchos nombres que no forman parte de
unidades de medida, pero que han sido de grandes pensadores, y
que han llevado la física al lugar que se encuentra
hoy.
Por ejemplo, no existe un dirac, pero sí que existe la
función
delta de Dirac. Dirac fue un matemático tímido y
reservado, que no se atrevía a recoger el Nobel. Pero tras
esa timidez se encontraba una osadía matemática sin
precedentes. Utilizando la algebra más avanzada,
comenzó a trabajar con matemáticas no conmutativas, y
desarrolló los principios
matemáticos de la mecánica
cuántica. Tampoco existe una unidad de medida llamada
el Schrödinger, pero sí una fórmula llamada la
fórmula de Schrödinger, que es la base de la mecánica cuántica… para la cual
son precisos los hamiltonianos… ¿y que es un
hamiltoniano? Al parecer, en el mundo de las ciencias, los
matemáticos forman parte de un grupo muy poco
conocido… o cuanto menos, poco laureado.
Hamilton fue otra de esas grandes mentes. Fue el creador del
algebra de números hipercomplejos (cuaterniones y
octoniones) y sentó las bases para las álgebras
hipercomplejas. Caminaba por un puente pensando en como conseguir
un algebra 3D con números complejos de orden superior… y
se le ocurrió allí mismo las bases de los
cuaterniones. Hoy en día, una inscripción en el
citado puente hace honor a él. En la actualidad, cualquier
videojuego, los programas de en
el diseño
y fabricación asistida por ordenador CAD-CAM-CAE, la
manipulación de naves en la NASA, utilizan los
cuaterniones, que fueron utilizados por Tait y Lord Kelvin, base
para los espacios vectoriales utilizados en la actualidad.
También David Hilbert fue un matemático
peculiar. Decía que los físicos no entendían
la física y propuso las 23 preguntas matemáticas
que quedaban por resolver, una de las cuales dio lugar a la
máquina de Turing y la otra al teorema de Incompletitud de
Gödel. Tuvo tanta repercusión (en la ciencia,
que no en fama) que sería impensable la física
actual sin él. Aunque tal vez Hilbert no nos suene tanto,
si que puede sonarnos que uno de sus amigos, otra pieza de este
reloj que se va desmontando paso a paso: Minkowsky, quien
trabajaría con geometrías en cuatro dimensiones que
posteriormente utilizaría Albert
Einstein para su teoría de la Relatividad General.
El último
filósofo mecanicista
El último filósofo, físico mecanicista,
determinista y realista fue Albert Einstein. Una vez desmontado
todo el reloj, y vuelto a montar, quedaron dos grandes piezas, y
los componentes eran la versión de la mecánica cuántica "dura" de
Copenhague y la teoría de la Relatividad de Einstein.
La mecánica cuántica se le hacía muy
cuesta arriba, no porque no la entendiera, sino porque chocaba
con sus planteamientos filosóficos. Desde entonces, se
produjo un cambio de paradigma que
no creo que haya beneficiado ni a la física, ni a la
filosofía, ni a la ciencia. La
física ha cambiado su orden (o así lo creemos)
frente a la filosofía. Stephen Hawking dice que la
física se ha hecho demasiado complicada para los filósofos. En "La historia del tiempo",
casi al final indica este nuevo paradigma de una forma
esclarecedora: "En el siglo XVIII, los filósofos
consideraban todo el
conocimiento humano, incluida la ciencia, como su campo, y
discutían cuestiones como, ¿tuvo el universo un
principio? Sin embargo, en los siglos XIX y XX, la ciencia se
hizo demasiado técnica y matemática para ellos, y
para cualquiera, excepto para unos pocos especialistas. Los
filósofos redujeron tanto el ámbito de sus
indagaciones que Wittgenstein, el filósofo más
famoso de este siglo, dijo: "la única tarea que le queda a
la filosofía es el análisis del lenguaje".
¡Que distancia desde la gran tradición
filosófica de Aristóteles a Kant!".
Stephen Weinberg indica todo un capítulo de "El
sueño de una teoría final" para indicar que la
filosofía ha dejado de ejercer su dominio sobre
temas físicos. Y Leonard Susskind indica "las reglas han
cambiado: la filosofía sigue a la física, no la
física a la filosofía". Incluso Gurthrie, en su
clásica "Historia de la filosofía griega", deja
paso a la física, dando entender que un filósofo no
puede hoy en día dedicarse a "temas tan complejos".
La postura de Albert Einstein, y su negación de la
mecánica cuántica era filosófica. Su postura
era determinista y realista. Una de sus frases más
interesantes es "hay que simplificar las cosas lo máximo
posible, pero no más". Pero más famosa es la de
"¿Está ahí la luna cuando no la miramos?".
Este fue el título de un artículo en el cual Albert
Einstein evidenciaba que debía de existir algo más,
que él denominó las "variables
ocultas". Se trataba de una metáfora contra el observador
ante el colapso del sistema físico utilizado en la
mecánica cuántica cuando este interfiere a
través de la medida. Pero alguien le devolvió la
pelota, e ideó un experimento mental que, en caso de
poderse probar físicamente, daría al traste con la
teoría de la relatividad, o esta tendría que hacer
concesiones. Era el experimento de Aspect, basado en las
Desigualdades de Bell. Según este, y de forma
simplificada, si dos "partículas elementales" partieran de
un punto fijo con un momento total dado, una de ellas se
enteraría de la interacción sobre la otra, incluso aunque
la distancia fuera superior a la que la luz pudiera recorrer en
ese intervalo para influirle. Si se pudiera hacer ese
experimento, Einstein se encontraría en un callejón
sin salida, porque o bien no había ninguna variable oculta
(y la función de onda podría describir
perfectamente al sistema), o bien la velocidad de la luz era
superable. De cualquier modo, perdía Einstein.
De momento nos encontramos con el reloj desmontado, con gran
cantidad de nombres, y ahora queda la parte que más miedo
da: volverlo a montar. Tenemos dos grandes piezas que hay que
encajar antes de que se despierte la autoridad de
la duda. Y no parece que vaya a sonar el tic tac del
reloj.
El futuro de la
física: El mundo es complejo, pero no
complicado.
En la actualidad, los físicos creen que la
física de supercuerdas tiene que ser coherente sólo
matemáticamente. Es más, indican que cualquier
teoría de hoy en día, tiene que ser coherente
teórica y matemáticamente, solo. Es una falacia,
puesto que toda ciencia, de un modo u otro, tiene que comenzar en
la realidad y volver a ella. Sino, nos situamos a un nivel
similar al de los presocráticos, cuya fuente de
inspiración era el mundo pero sus especulaciones no
tenían una vuelta a este.
Pero ¿dónde falla la unificación de la
física en la actualidad? Lo siguiente no es más que
un intento por parte de un nieto de relojero, por hacer sonar el
reloj. Hemos aprendido muy bien a descomponer, a analizar, a
especializar, pero no sabemos ver el reloj global. Estamos
excesivamente especializados, y puede existir un estudiante de
exactas puras, un físico puro, y un filósofo puro.
Pero necesitamos mentes globales, y potentes, como las citadas.
Porque sino Hilbert dirá que un físico no entiende
la física, y un físico dirá que un
filósofo no entiende la física. Y eso es invertir
el orden de montaje. No se puede poner la carcasa antes que el
mecanismo.
La excesiva especialización nos ha llevado a construir
grandes monstruos para desentrañar la materia, como el
CERN y los que se están pensando, de elevadísimos
costes. Cuando Einstein fue a ver el telescopio de Hubble, cuando
este indicó que con ese equipo se podía ver el
pasado, la esposa de Einstein exclamó: "¡Mi marido
lo averigua con la parte de atrás de un sobre usado!". La
base matemática de la física es muy compleja para
los físicos, la base física de la física es
muy poco accesible para los matemáticos, y los ingenieros
que son prácticos se dedican a hacer cosas demasiado
prácticas.
Si hubieramos nacido con visión caleidoscópica.
El mundo que veríamos sería bastante parecido a la
verdad, muy rico en detalles, pero estaría muy exagerado.
La visión abarcaría todo el campo visual en
teoría, pero solo estaría reflejando una parte, y
estaría todo repetido. A cualquiera le podríamos
decir que vemos todo lo que hay que ver, pero nuestro campo de
visión estaría restringido y a la vez expandido. Es
lo que ocurre con la mecánica cuántica: la
fórmula de Schrödinger y de Dirac son casos
concretos, expandidos como un caleidoscopio, pero no generales.
Se le pide muchísimo a la función de onda, y a la
fórmulas de Schrödinger y Dirac, pero ambas
están amputadas, les falta "algo", y no es exactamente una
"variable" lo que está oculto, aunque hayan "variables
ocultas". Todo el mundo lo sospecha pero nadie lo encuentra, y
nadie hace sonar al reloj. Y el tiempo pasa. Y el castigo
acecha.
Pero para hacer funcionar el reloj, hay algo de lo que estoy
convencido. Y es que en el futuro:
1. Se va a volver sobre la naturaleza de la luz, del
fotón, y su velocidad va a ser revisada de constante a
atenuada.
2. El tiempo volverá a ser reconsiderado: volverá a
ser absoluto.
3. Las dobleces que se producen en el campo gravitatorio, se
demostrará que no existen exactamente como las imaginaba
Einstein.
4. La gravitación emergerá como el efecto que se
produce cuando dos masas se "protegen" una a la otra de los
efectos del "medio", un medio de gran movilidad en todas las
direcciones.
5. Se reconsiderará (ya se hace) el "vacío", y se
verá que es mucho más importante y menos
vacío de lo que se pensaba. De hecho, ya es
así.
6. Se prestará mayor atención a pensadores globalistas y no
ortodoxos, con nociones de matemáticas, y física,
pero sobretodo con una gran vocación de la
filosofía de la ciencia y el método
científico riguroso.
7. Volverá a plantearse la mecánica de fluidos como
un método
para unificar la relatividad con la mecánica
cuántica, pero en base a unos fluidos diferentes a los
conocidos, que operan en 4D.
8. La importancia la volverá a tener el fondo, no la
figura.
9. Se volverá a plantear poner el sistema de referencia en
este fondo, en ese fluido, que no es super rígido ni super
maleable como creían Michelson y Morley.
10. Las matemáticas se simplificarán y se
volverán más complejas a la vez. Los conceptos se
abstraerán y los cálculos serán más
sencillos.
Mi abuelo quiso que alguno de sus nietos fuera relojero.
Siendo yo pequeño hay pocas anécdotas que pueda
recordar al respecto, pero sí que recuerdo que
entró un chiquillo para que le arreglaran el reloj que le
acababan de regalar. Era de los primeros relojes digitales que
venían de Japón,
y mi abuelo se quedó perplejo, no tanto porque no supiera
lo que le habían traído, sino porque él era
un relojero de relojes mecánicos, no de relojes
electrónicos. Mi padre cogió el reloj, y me
mostró como se ponía en hora. Pensé que mi
abuelo no sabía tanto como mi padre, y que mi padre era
mejor porque conocía mejor las nuevas tecnologías.
Mi abuelo sonrió: sabía que la profesión de
relojero no es algo que se pueda transmitir si no es por la
vía de la pasión. Pero su hijo fue mecánico,
y su nieto, ingeniero técnico mecánico. Y hoy en
día, un relojero está muy bien pagado… la
última imagen que
recuerdo de él, es sentado, meditando, mientras los coches
pasaban por la calle, estas estaban ya asfaltadas, y sonaba un
avión en la altura. Ya dicen que cuando educas a tu hijo,
educas a tu nieto.
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