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.
Rafael Aparicio Sánchez
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