Portada :: Cultura
Aumentar tamaño del texto Disminuir tamaño del texto Partir el texto en columnas Ver como pdf 02-01-2019

Las ideas que cambiaron el mundo

Juan Carlos Cuevas y Danie Faras
El viejo Topo


Las ideas que cambiaron el mundo es un atractivo ensayo que presenta una introduccin amena y dirigida a todos los pblicos a la teora de relatividad, la mecnica cuntica y a la revolucin tecnolgica que provocaron. Una buena lectura para el 2019.

CAPTULO 1: INTRODUCCIN

Cmo recordar la historia al siglo XX? Si una civilizacin aliengena viniera a la Tierra dentro de 30 siglos y repasara la historia de la humanidad para entender nuestras costumbres, qu le llamara la atencin acerca del siglo pasado? No es fcil contestar a esta pregunta, especialmente cuando para nosotros el siglo XX es el siglo en el que crecimos. A bote pronto, uno dira que los hechos ms destacables fueron las guerras mundiales, el holocausto, la guerra fra, las dictaduras latinoamericanas y otros conflictos internacionales. Ciertamente da la impresin de que el siglo XX fue muy sangriento, aunque en trminos relativos no lo fue mucho ms que otras pocas. El periodo de la Grecia Clsica fue tambin muy violento, pero lo recordamos sobre todo por el nacimiento de la filosofa, la literatura o el teatro. La poca del Imperio Romano vivi numerosas guerras, pero la recordamos por el nacimiento del derecho moderno, la ingeniera civil o el latn. El Renacimiento tampoco fue un camino de rosas, pero es recordado en especial por el renacer de las artes (pintura, arquitectura, escultura, literatura, etc.).

Nosotros creemos que el siglo XX ser recordado como el siglo de la ciencia, el siglo en que la ciencia avanz ms que en todo el resto de la historia de la humanidad y en el que se asent como un pilar bsico de nuestras sociedades. En general, todas las ciencias vivieron una edad de oro en el siglo pasado. La biologa siempre recordar el siglo XX como aquel en el que se descubri el ADN, la molcula de la vida, y en el que naci la ciencia de la gentica. La geologa jams olvidar que la teora de la tectnica de placas, que explica la estructura de la superficie de la Tierra, surgi en el siglo XX, en el que adems se determin por fin con precisin la edad de la Tierra. Pero creemos que es justo decir que el siglo XX fue el siglo de la fsica. Obviamente, como fsicos profesionales, no podemos ser del todo objetivos, pero creemos que ninguna otra ciencia experiment la revolucin que sufri la fsica en el siglo XX. Para sustanciar esta opinin, baste con recordar que antes del siglo XX no sabamos nada sobre la estructura de la materia y, en particular, no sabamos con certeza que los tomos existan y que stos a su vez estn hechos de partculas elementales, no sabamos nada del poder enorme que guardan estos tomos en su interior (para hacer el bien y el mal), no sabamos cmo funcionaba el Sol ni el resto de las estrellas del firmamento, no sabamos si nuestra galaxia era la nica que exista, o si haba ms, no sabamos si el Universo haba tenido un comienzo o cul era su estructura global y tampoco sabamos que se podan crear materiales artificiales que seran la base de nuestro actual sistema de comunicaciones y de generacin de informacin y conocimiento. El siglo XX fue el siglo de la fsica no solo porque cambi nuestra visin del mundo, sino porque tambin cambi la vida de la gente en este planeta para siempre.

Nada haca presagiar a finales del siglo XIX que la fsica jugara un papel tan importante en el final del milenio pasado. La fsica era una ciencia ciertamente respetada y nombres como los de Galileo Galilei e Isaac Newton siempre estarn en el Olimpo de la ciencia y de la historia del pensamiento. El siglo XIX vivi la consolidacin de la termodinmica, la rama de la fsica que se ocupa del intercambio de energa entre los cuerpos y que jug un papel importante en las revoluciones industriales de la poca. Ese siglo tambin fue testigo del nacimiento del electromagnetismo, la parte de la fsica que se encarga del estudio de los fenmenos elctricos y magnticos y que florecera a comienzos del siglo XX para convertirse en una pieza fundamental de toda la tecnologa moderna. Sin embargo, a finales del XIX slo haba un puado de fsicos profesionales dispersos por algunos de los pases ms desarrollados de la poca (fundamentalmente en Europa) y la fsica mostraba algunos sntomas de agotamiento y de falta de horizontes. As, por ejemplo, el fsico estadounidense de origen alemn Albert Michelson, autor de uno de los experimentos ms importantes de la historia de la fsica y que aparecer en el siguiente captulo, predijo en 1894 que el fin de la fsica estaba cercano ya que todos los fundamentos bsicos haban sido establecidos. Por su parte, cuando Max Planck, fsico alemn y uno de los padres de la fsica cuntica, termin sus estudios de educacin secundaria all por la dcada de 1870, su profesor de fsica le recomend que no se dedicara a la fsica porque era una ciencia sin ningn futuro en la que casi todo estaba ya descubierto. Es probable que pocas veces en la historia alguien haya estado ms equivocado. Efectivamente, en los ltimos 15 aos del siglo XIX se descubrieron las ondas electromagnticas, el efecto fotoelctrico, la radiactividad, los rayos X y la primera partcula elemental, el electrn. Estos descubrimientos y algunos otros a comienzos del siglo XX daran paso a dos de las revoluciones ms importantes de la historia del pensamiento humano, las revoluciones protagonizadas por la teora de la relatividad y por la mecnica cuntica.

La teora de la relatividad y la mecnica cuntica son los dos pilares fundamentales sobre los que descansa la fsica moderna. Estas dos grandes teoras, que surgieron en las tres primeras dcadas del siglo XX, comparten algunas cosas, pero tambin se diferencian notablemente en otras. Por un lado, ambas teoras son tremendamente radicales y rompieron en su momento con principios establecidos haca siglos y que se crean intocables. Ambas teoras cambiaron, de una forma u otra, nuestra visin del mundo y nuestra percepcin de la realidad. Ambas teoras son tremendamente exitosas y superan a diario innumerables pruebas experimentales y son la base de muchas ramas de la fsica, pero tambin del desarrollo de incontables aplicaciones prcticas, en especial la mecnica cuntica. Tambin ambas teoras comparten el aura de ser un tanto misteriosas e inaccesibles para el gran pblico, una visin con la que no estamos de acuerdo y que esperamos ayudar a cambiar con este libro.

Por otra parte, ambas teoras tienen diferencias bsicas. La primera est en su gnesis. Mientras que la relatividad fue principalmente el producto de un solo hombre, Albert Einstein, el prototipo de genio, la mecnica cuntica surgi del esfuerzo colectivo de un grupo de fsicos, todos ellos brillantes, que se complementaron mutuamente. Otra diferencia en su gnesis es que, mientras que el desarrollo de la mecnica cuntica fue motivado por la dificultad de explicar numerosos experimentos, esto no ocurri con la teora de la relatividad, donde la motivacin obedeci esencialmente al deseo de Einstein de construir una teora armoniosa que unificara o generalizara conceptos ya conocidos. En este sentido, aunque la relatividad es para mucha gente el arquetipo de teora fsica, esta teora es, en realidad, una excepcin, una anomala dentro de la fsica moderna.

Otra diferencia entre estas dos teoras es que, a pesar de su radicalidad y originalidad, la teora de la relatividad an se asienta sobre conceptos clsicos como el determinismo o el realismo, conceptos que abordaremos a su debido tiempo en este libro. En este sentido, la mecnica cuntica es, si cabe, an ms radical y acaba con el concepto de determinismo y proporciona una nueva visin de lo que entendemos por realidad. Estas diferencias son profundas y, en buena medida, son el motivo por el cual estas dos teoras an existen por separado y no ha sido posible hasta el momento unificarlas en una sola teora que explique todos los fenmenos de la naturaleza.

El objetivo de este libro es ayudar en la tarea de acercar las ideas bsicas de la relatividad y de la mecnica cuntica al gran pblico. Estas teoras son la base de nuestra visin moderna del mundo y proporcionan las mejores respuestas que tenemos hasta el momento a algunas de las preguntas ms bsicas que la humanidad se ha formulado desde siempre. En este sentido, creemos que estas teoras deberan formar parte del bagaje intelectual de cualquier persona culta o simplemente curiosa.

Contrariamente a lo que se piensa habitualmente, las ideas fundamentales de estas dos grandes teoras son relativamente accesibles y, sobre todo, nos hablan de infinidad de cosas que suceden a nuestro alrededor y, por tanto, son de indudable inters. Como veremos en este libro, la relatividad y la mecnica cuntica permitieron finalmente dar respuesta a cuestiones muy profundas como la naturaleza del espacio y el tiempo, los constituyentes ltimos de la materia, cmo funcionan los astros del cielo o cmo surgi el Universo. Pero tambin dieron respuesta a preguntas milenarias como por qu un metal conduce la electricidad y la madera no, por qu el vidrio es transparente, por qu el diamante es tan duro, y abrieron la puerta al diseo inteligente de materiales y dispositivos con los que ni siquiera ramos capaces de soar.

La conexin entre ciencia bsica y una ciencia ms aplicada es algo que no est muy presente en los libros de divulgacin y es, en nuestra humilde opinin, un error. Lo que hace especial a la fsica moderna, frente por ejemplo a la fsica de Newton en el siglo XVII, es su poder transformador de la vida cotidiana de la gente. Desgraciadamente, esta idea no es tan conocida por el gran pblico y, obviamente, solo puede ser culpa nuestra, de los profesionales de la fsica. Cada ao en nuestra universidad organizamos visitas de institutos de educacin secundaria para mostrarles la investigacin que hacemos en nuestros departamentos y explicarles as en qu consiste el trabajo de un fsico. En dichas visitas solemos hacer a los estudiantes la siguiente pregunta: conocis alguna aplicacin de la mecnica cuntica? Este libro surge en parte del estupor que nos causa ver cmo, ao tras ao, ningn estudiante puede darnos ni siquiera un ejemplo, algo que, insistimos, no es culpa suya. Es entonces cuando les pedimos que saquen sus telfonos mviles y se sorprenden cuando aprenden que llevan en su bolsillo un prodigio de tecnologa cuntica que, entre otras cosas, implementa varias ideas que en su da merecieron cada una de ellas el premio Nobel de Fsica. Los estudiantes se sorprenden an ms cuando les contamos que se estima que aproximadamente el 30% del PIB (producto interior bruto) de Estados Unidos es consecuencia directa de aplicaciones de la mecnica cuntica (ms sobre todo esto en el captulo 5). Cmo es posible que todo esto no sea de dominio pblico? En fin, por nuestra parte no va a quedar y, al menos, esperamos que este libro ayude a que en los prximos aos algn estudiante sea capaz de contestar sin vacilaciones a nuestra pregunta.

Las historias de la relatividad y de la mecnica cuntica son historias que an se siguen escribiendo y que no dejan de fascinarnos. Es realmente notable cmo el simple deseo por mejorar nuestra compresin del mundo llev al desarrollo de estos dos monumentos del pensamiento moderno, y cmo esa curiosidad fue el germen que dio lugar a, quizs, la mayor revolucin del siglo XX. Esta historia es, sin duda, un excelente ejemplo de lo que podramos llamar la curiosidad como fuente de riqueza, un tema central en este libro.

Digamos, a ttulo personal, que son varios los motivos que nos han llevado a escribir este libro. En primer lugar, est el deseo de compartir el placer de aprender y descubrir. Realmente daramos lo que fuera por estar en la posicin de un lector que se acerca a la teora de la relatividad y a la mecnica cuntica por primera vez. En segundo lugar, nos mueve el deseo de contribuir a diseminar la visin moderna del mundo que nos ofrece la fsica actual. Esperamos que con este libro su mundo sea un poco menos misterioso, pero tambin un poco ms fascinante. Tercero, est el anhelo de transmitir nuestra pasin por la investigacin fundamental y de explicar su estrecha conexin con el mundo, no menos fascinante, de la tecnologa y las aplicaciones que mejoran nuestra vida cotidiana.

Finalmente, esperamos que este libro contribuya a acabar con el mito de que estos temas no estn al alcance de todos. Del mismo modo que es posible disfrutar de la msica clsica sin ser capaz de leer una partitura, creemos que es posible entender las ideas fundamentales de la fsica sin estudiar matemticas avanzadas.

Qu va encontrar en este libro? Va a encontrar una introduccin amena, sin tecnicismos, pero con mucho rigor, a los dos grandes pilares de la fsica moderna: la teora de relatividad y la mecnica cuntica, y a algunas de sus aplicaciones. Despus de leer este libro sabr que el tiempo se puede dilatar, que las longitudes se pueden contraer, cmo puede permanecer ms joven viajando cerca de la velocidad de la luz, cmo se puede convertir masa en pura energa, por qu brilla una estrella, por qu el tiempo que marca un reloj depende de la altura a la que se encuentra, qu tiene que ver el GPS con la relatividad, qu se siente al caer en un agujero negro, qu es un agujero de gusano, si se puede viajar en el tiempo, por qu es tan importante que se hayan detectado hace poco ondas gravitacionales, cul es el origen del Universo y qu es la energa oscura. Por otro lado, la lectura de este libro le permitir entender qu es el entrelazamiento cuntico, qu es el efecto tnel, qu es el principio de incertidumbre, cmo es posible que algo est en dos sitios a la vez, por qu se dice que la mecnica cuntica no es determinista, qu quiere decir que la cuntica sea una teora no-local, por qu el transistor es el invento del siglo y cmo funciona, cmo la cuntica condujo al invento del lser y del LED, cmo se pueden ver los tomos, cmo los Laboratorios Bell se convirtieron en la mejor factora de ideas que ha existido jams, cuntos premios Nobel lleva en su bolsillo, por qu los materiales tienen las propiedades que tienen o qu es un superconductor y para qu sirve.

Qu tiene de especial este libro? Obviamente, es difcil decir a estas alturas algo completamente nuevo sobre la relatividad y la cuntica y hay que decir que ya existe una amplia literatura al respecto, sobre todo en otros idiomas como ingls y alemn. Sin embargo, la mayor parte de los libros de divulgacin adoptan, en nuestra opinin, una actitud condescendiente con el lector y renuncian a tratar de explicar las ideas bsicas de estas teoras para centrarse en aspectos ms bien anecdticos. Esto suele dejar al lector con la sensacin de que, efectivamente, estas teoras no son muy accesibles. Este libro tiene por objeto que el lector comprenda realmente los fundamentos lgicos de la relatividad y de la cuntica y no renuncia a explicar sus consecuencias bsicas, en lugar de meramente describirlas. Adems, este libro est escrito desde la experiencia de dos fsicos que usan y ponen a prueba esas teoras a diario en su trabajo de investigacin y que llevan aos enseando estas materias. As pues, los argumentos, ejemplos y analogas que encontrar aqu son el fruto de muchos aos de reflexin y de experiencia en el uso y enseanza de la relatividad y de la mecnica cuntica. Por otra parte, la seleccin de temas es relativamente original y as, por ejemplo, presentaremos una introduccin a la fsica del estado slido, una rama quiz no tan conocida y que suele estar ausente en la mayor parte de los libros de divulgacin, pero que en realidad fue y sigue siendo la gran protagonista de la revolucin cuntica.

A quin va dirigido este libro? Va dirigido a todos aquellos curiosos sin formacin cientfica que deseen conocer cul es la visin moderna del mundo que nos ofrecen la relatividad y la mecnica cuntica. Va dirigido a estudiantes de secundaria o de carreras de humanidades que deseen acercarse por primera vez a estas dos grandes teoras de la ciencia de una forma amena y accesible. Va dirigido a aquellos que piensan que la relatividad nos dice que todo es relativo, a aquellos que creen que la cuntica solo nos habla de gatos que pueden estar vivos y muertos a la vez, y a quienes piensan que la relatividad y la cuntica no tienen ninguna aplicacin prctica.
El director de cine Steven Spielberg dijo en una entrevista que, como espectador, si en una pelcula no ocurra nada en los cinco primeros minutos, l abandonaba el cine. Nuestros cinco minutos de gracia estn tocando a su fin, as que va siendo hora de que comience la accin. Y recuerde, si hay algo que no entiende, la culpa es enteramente nuestra.

Captulo introductorio del libro de Daniel Faras y Juan Carlos Cuevas Las ideas que cambiaron el mundo. Relatividad, mecnica cuntica y la revolucin tecnolgica del siglo XX. Montesinos, Vilassar de Mar (Barcelona), 2018.

 

Fuente: https://www.elviejotopo.com/topoexpress/las-ideas-que-cambiaron-el-mundo/

 



Envía esta noticia
Compartir esta noticia: delicious  digg  meneame twitter