domingo, 18 de enero de 2015

La pizarra de Dmitri Ivanenko

Pocas pizarras en el mundo pueden considerarse tan afortunadas como la del físico ruso Dmitri Ivanenko (1904-1994). Desde 1944, y durante medio siglo, Ivanenko organizó un seminario de física teórica en la Universidad de Moscú. Su gran virtud fue el amplio abanico de problemas que se trataban, y su intento de conectarlos con los diversos campos de la física teórica, ya fuese física de partículas, nuclear o teoría de campos. Los físicos más ilustres del mundo fueron a dicho seminario, entre ellos varios premios Nobel como Paul Dirac, Hideki Yukawa, Niels Bohr, Illya Prigogine, Samuel Ting, Murray Gell-Mann o Gerard 't Hooft. A todos estos Ivanenko les pidió que dejaran en la pizarra de su despacho una frase para la posteridad.

Éste es el resultado.

"Physical law should have mathematical beauty" (Dirac, 1956) | Fuente

El inglés Paul Dirac escribió con tiza lo siguiente: “Una ley física debe poseer belleza matemática”. Esta era, según el premio Nobel de 1933, la esencia de la física.

"Nature is simple in its essence" (Yukawa, 1959) | Fuente

Hideki Yukawa, el japonés pionero de la moderna teoría de las fuerzas nucleares fuertes y premio Nobel de 1949, dejó la frase: “La naturaleza es simple en su esencia”.

"Contraria non contradictoria complementa sunt" (Bohr, 1961) | Fuente

El danés Niels Bohr, padre de la teoría cuántica del átomo, escribió allí la máxima de su famoso principio de complementariedad: “Contraria non contradictoria complementa sunt” (los contrarios no son contradictorios, sino complementarios).

"Time precedes existence" (Prigogine, 1987) | Fuente

El ruso Illya Prigogine, estudioso del tiempo y premio Nobel de química en 1977, sentenció “El tiempo precede a la existencia”.

"Physics is an experimental science" (Ting, 1988) | Fuente

Samuel Ting, premio Nobel en 1976 por el descubrimiento del mesón J/psi, escribió“La física es una ciencia experimental”.

"Read 'Nature Conformable to Herself' in complexity" (Gell-Mann, 2007) | Fuente

El estadounidense Murray Gell-Mann, premio Nobel de 1969, dejó para la posteridad “Leed 'la naturaleza se conforma a sí misma' en complejidad”.

"History repeats itself and will continue to do so, but not in a predictable manner" ('t Hooft, 2011) | Fuente

Gerard 't Hooft, holandés premio Nobel de 1999, escribió el epígrafe “La historia se repite y seguirá haciéndolo, pero no de una manera predecible”.

Dmitri Ivanenko | Fuente

Dmitri Ivanenko fue uno de los físicos rusos más importantes del siglo XX. Profesor de la Universidad de Moscú durante más de medio siglo, hizo importantes contribuciones a la física nuclear, teoría de campos y teoría gravitatoria. Publicó más de 300 artículos científicos, incluyendo seis monografías y once volúmenes. Entre otros logros, fue el primero en afirmar que el neutrón formaba parte del núcleo atómico y predijo la existencia de la radiación de sincrotón, esto es, los rayos X que emiten los electrones al girar por el acelerador a gran velocidad.

NOTA: Esta entrada participa en la Edición LIX del Carnaval de la Física cuyo blog anfitrión es El mundo de las Ideas.

martes, 30 de diciembre de 2014

¡Felices Fiestas!


No quería despedir el año sin desear a todos los lectores de este blog felices fiestas y que el 2015 sea mejor que el 2014

Como ya viene siendo tradición en los últimos años (2012 y 2013), vamos a celebrarlo con un vídeo de una máquina de Rube Goldberg. Para esta ocasión tenía reservado este clip de OK Goaquella banda que lo reventó con el vídeo de las cintas de correr (Here It Goes Again). 

Sí, el vídeo tiene ya unos años, pero es que es épico. ¡Que lo disfrutes!


lunes, 22 de diciembre de 2014

Reseñas HdC: El corazón de las tinieblas

(Esta entrada apareció primero en Hablando de Ciencia)


El corazón de las tinieblas. Materia y energía oscuras: los misterios del universo invisible
Autor: Jeremiah P. Ostriker y Simon Mitton
Nº de páginas: 390
Editorial: PASADO & PRESENTE
Lengua: ESPAÑOL
Encuadernación: Tapa blanda
ISBN: 9788494100895
Año edición: 2014


Sinopsis
De entre todos los enigmas científicos que quedan por desvelar probablemente el más atractivo y el de mayor peso filosófico sea el de la materia y la energía oscuras. Pese a constituir la mayor parte del universo (la materia conocida sólo ocupa una ínfima parte en comparación) los conocimientos que de ellas se tienen son aún muy escasos. El profesor Ostriker es el mayor experto mundial en el tema y, ayudado por la gran capacidad explicativa de Simon Mitton, han conseguido que este libro sea a la vez considerado ya como la obra referencial en todo el mundo para dicha investigación y una fantástica puerta de entrada al no iniciado.

A principios del siglo XX, la vida del físico discurría con bastante placidez. La física estaba asentada sobre sólidos pilares; desde el movimiento de los planetas hasta las ondas electromagnéticas, todo se explicaba por las leyes de Isaac Newton y James Clerk Maxwell. Según el modelo cosmológico de la época, el Universo estaba compuesto por una única galaxia, la Vía Láctea, en cuyo centro se encontraba el sistema solar. Cierto es que todavía quedaban pendientes algunos puntos por aclarar, pero todos confiaban en que pronto tendrían una explicación dentro del marco de la física clásica.

No fue así; aquello que se creían fuertes pilares resultaron ser tan endebles como un castillo de naipes. La explicación de algunos de esos puntos oscuros –como el efecto fotoeléctrico o la radiación del cuerpo negro- provocó el derrumbamiento de la física clásica y el nacimiento de una nueva física, la física cuántica. Por otro lado, el extraordinario trabajo de Albert Einstein cambió para siempre los conceptos de espacio y tiempo, estableció la equivalencia entre masa y energía y convirtió a la gravedad en un efecto de la curvatura del espacio-tiempo.

Con el paso de las décadas, también nuestra privilegiada posición en el universo sufrió un vuelco: el Sol pasó a ser una entre los miles de millones de estrellas que forman la Vía Láctea, que a su vez es una de las miles de millones de galaxias que pueblan un universo en expansión. Ya lo dijo el gran Carl Sagan, la astronomía es una lección de humildad.

Enigmas de la actualidad
Aunque durante el siglo XX se han producido enormes avances en nuestro conocimiento del universo, todavía son muchos los enigmas que quedan por resolver. Uno de ellos es el que se trata en este libro de título tan conradiano. Toda la materia ordinaria que nos rodea apenas supone el 4,9% del total que hay en el universo. El resto se la reparten las llamadas materia oscura y energía oscura (26,9% y 68,3%, respectivamente). Y, aunque constituyen la mayor parte del universo, poco es lo que sabemos sobre ellas.

Se les llama oscuras porque no interaccionan con la luz y, por tanto, no podemos verlas directamente. Sólo podemos observar sus efectos de forma indirecta. La presencia de la materia oscura afecta a la velocidad de rotación de las galaxias y a la atracción entre ellas. La energía oscura, por su parte, acelera la expansión del universo, oponiéndose y venciendo a la fuerza de la gravedad.

Pero no adelantemos acontecimientos. Antes de llegar hasta aquí, el libro hace un delicioso repaso a la historia de la cosmología durante el siglo XX. Una historia tan intensa como fascinante. Después de pasar rápidamente por los siglos anteriores en el prólogo, el capítulo 1 empieza con las revoluciones de la relatividad y la mecánica cuántica a principios del siglo XX que, como se comentó al principio, son consecuencia de intentar resolver algunos problemas físicos sin respuesta hasta ese momento. Luego se centra en las primeras décadas del siglo XX, cuando los astrónomos, con Edwin Hubble a la cabeza, consiguieron demostrar que el cielo estaba plagado de galaxias, muchas de ellas similares a nuestra Vía Láctea, y que se movían unas con respecto a las otras. Esto condujo a la teoría del Big Bang, es decir, un universo en expansión que tuvo un origen muy violento y caliente. Durante la segunda mitad del siglo XX se acumularon pruebas a favor del Big Bang. Se descubrió que el cielo está inundado por una radiación de fondo de microondas, que no es otra cosa que el calor remanente de la gran explosión. Y se demostró que los elementos químicos más ligeros debieron originarse en un horno cósmico a millones de grados. De esta manera, el Big Bang se convirtió en el modelo estándar en cosmología.

Y así llegamos al último cuarto del siglo XX, cuando se desarrollaron ideas acerca de la formación de las galaxias y de otras estructuras cosmológicas a gran escala. Entonces se empezó a comprender que existían dos componentes fundamentales adicionales y bastante extraños –la materia oscura y la energía oscura-, "cuya naturaleza era desconocida pero cuya presencia era esencial para el funcionamiento de toda la maquinaria". Finalmente, en los dos últimos capítulos, los autores resumen el camino recorrido y plantean algunas de las cuestiones fundamentales que todavía quedan abiertas.

¿Qué más se puede decir acerca del libro? Además de estar escrito con un estilo claro y accesible, cuenta con un gran número de ilustraciones y diagramas que lo complementan a la perfección. También tiene un glosario de varias páginas que seguro resultará muy útil al lector no iniciado en el tema. Las referencias bibliográficas y el índice alfabético son impecables. E incluso los lectores más osados podrán profundizar en algunas cuestiones técnicas gracias a los dos apéndices que hay al final del libro. 

En definitiva, El corazón de las tinieblas es una excelente manera de adentrarse en el llamado lado oscuro del universo. Un libro que se lee completo una vez, pero que se consulta y hojea muchas más.


martes, 16 de diciembre de 2014

Interstellar, o cómo usar la física en una película


Sin duda, se trata de uno de los estrenos del año. Interstellar, la última película del inglés Christopher Nolan, llega dispuesta a renovar el género de la ciencia ficción. Un ambicioso proyecto en la ya ambiciosa carrera del director que deslumbró con Memento, que dio una vuelta de tuerca al personaje de Batman con su trilogía de El Caballero Oscuro, y que nos llevó por los rincones más ocultos de la mente en Origen.

Intestellar nos sitúa en un futuro distópico, con la Tierra asolada por una grave sequía. La falta de alimentos es tan acuciante que los gobiernos obligan a los ciudadanos a trabajar como granjeros. La exploración espacial y la investigación científica han pasado a un segundo plano, y en los colegios se enseña que las misiones Apolo fueron mentira.

Las sequías y las tormentas de arena amenazan el futuro de la Tierra

Entonces, en un claro homenaje a 2001: una odisea en el espacio, “alguien” bienintencionado abre un agujero de gusano cerca de Saturno. Un agujero de gusano es un hipotético atajo en el espacio-tiempo, que permitiría conectar puntos que están enormemente alejados unos de otros. En este caso, pone a tiro de piedra tres planetas potencialmente habitables, en las cercanías de un agujero negro supermasivo llamado Gargantúa. La tripulación de una nave espacial, pilotada por Cooper (Matthew McConaughey), deberá estudiar estos mundos y determinar si pueden ser un nuevo hogar para la humanidad.

La nave espacial Endurance

Este es, a grandes rasgos, el argumento de la película. Vayamos ahora con uno de sus puntos fuertes: la física que hay detrás. En ella se habla de agujeros negros, agujeros de gusano, ondas gravitacionales y encuentros con criaturas de otras dimensiones…Todo esto tiene un protagonismo real en la película, pero ¿de verdad se ha respetado la física o sólo es palabrería?

Lo primero que hay que saber es que la película ha contado como asesor científico a Kip Thorne (Logan, Utah, 1940), uno de los mayores expertos en relatividad general y padre de los agujeros de gusano. En 2005, la productora Lynda Obst le propuso hacer una película basada en su trabajo científico. Él solo puso dos condiciones. Nada en la película violaría las leyes establecidas de la física. Y toda especulación científica tendría que estar dentro de los márgenes de lo factible.

Así fue cómo, durante casi una década, Kip Thorne estuvo trabajando en el guión de Interstellar para darle sentido desde el punto de vista de la física. Él mismo se encargó de escribir las pizarras llenas de fórmulas del Profesor Brand (Michael Caine). Y las simulaciones por ordenador fueron desarrolladas a partir de un código generado por el propio Thorne. El resultado es soberbio. La representación del agujero negro Gargantúa, por ejemplo, es la más realista que se ha visto nunca en el cine.

Gargantúa, con el planeta Miller en sus proximidades

Aún más, quien crea haber detectado un error en la película –como un servidor cuando la vio-, que se espere a leer el libro que ha escrito Thorne al respecto, The Science of Interstellar. Sin usar una sola fórmula matemática, Thorne explica los detalles científicos de la película con una sencillez pasmosa. Todo aquello que parecía no encajar, tiene una respuesta convincente en la mente preclara de Thorne. Hay que quitarse el sombrero ante este hombre, capaz de ganar una apuesta al mismísimo Stephen Hawking (ver Buk Magazín, nº 6).


¿Hace todo esto a Interstellar una mejor película? En mi opinión, sí. De todas formas, que guste o no depende de otros muchos factores. Lo único que puedo hacer es animarte a que la veas, sabiendo al menos que cuenta con el respaldo de las leyes de la física. 

miércoles, 10 de diciembre de 2014

El desafío científico 3 #edc3

 
La noche estrellada (Van Gogh, 1889) | Fuente

"E. P. Hubble, W. Baade y los más aduladores de entre sus asistentes se hallaban, pues, en posición de amañar sus datos observacionales, a fin de ocultar sus defectos y hacer que la mayoría de astrónomos acepten y crean algunas de sus nocivas y erróneas presentaciones e interpretaciones [...] Los aduladores y simples ladrones actuales parecen ser libres, especialmente en la astronomía norteamericana, para apropiarse de descubrimientos e inventos llevados a cabo por lobos solitarios e inconformistas, quienes no tienen posibilidad alguna de apelar a las jerarquías y a quienes incluso la prensa pública les está vedada, a causa de la existencia de comités de censura dentro de las instituciones científicas."

¿Quién es el osado que arremete contra figuras tan consagradas como Edwin Hubble y Walter Baade? He aquí las pistas:
  1.  De origen europeo, llegó a Estados Unidos a mediados de la década de 1920.
  2. Afirmó que los rayos cósmicos tenían su origen en las explosiones de supernova. 
  3. Estudió y clasificó decenas de miles de galaxias, publicando un extenso catálogo en varios volúmenes durante la década de 1960.
  4. Su gran aportación -que no descubrimiento- a la cosmología data de 1937...y hasta ahí puedo leer.
El plazo se cierra el domingo, 14 de diciembre, a las 23:59. Como siempre, se moderarán los comentarios hasta entonces. Podemos comentar la jugada en Twitter con el hashtag #edc3.

SOLUCIÓN: Como bien habéis apuntado todos, el científico en cuestión es el astrofísico Fritz Zwicky


Hijo del embajador suizo en Bulgaria, nació en este país en 1898, estudió en la Escuela Politécnica de Zúrich y se trasladó en 1925 a Estados Unidos para trabajar en Caltech. 

Estudió las explosiones estelares junto con Walter Baade y llegaron a varias conclusiones revolucionarias. En 1933, predijeron que una explosión de supernova produciría rayos cósmicos y dejaría como resto una densa estrella de neutrones (mucho antes de que se descubrieran las estrellas de neutrones). 

Zwicky fue el primero en darse cuenta de que las galaxias podían actuar como lentes gravitatorias y producir imágenes múltiples de objetos en segundo plano. En su artículo de 1937 On the Masses of Nebulae and Clusters of Nebulae calculaba la masa de las galaxias, demostrando que la masa típica era cien veces mayor mayor que la que se habría calculado a partir de la luz emitida por estas galaxias. Zwicky denominó a esa materia adicional dunkle Materie. Es decir, materia oscura. 

Entre 1961 y 1968 publicó un Catálogo de Galaxias y Cúmulos de Galaxias que contiene 29.418 entradas.

La cita de la entrada, por cierto, está extraída de Catálogo de Galaxias Compactas y Post-Eruptivas Seleccionadas, que autopublicó junto con su mujer en 1971.