El físico depurado por las dos Españas

Foto de la Conferencia Solvay de 1930. Blas Cabrera 

es el tercero por la derecha de la fila de personas sentadas

Uno de los momentos clave en la biografía del físico español Blas Cabrera (Lanzarote, 1878-1945) fué su elección en 1928 como miembro del Comité Científico de la Conferencia Solvay, la reunión trianual que reunía a los científicos más brillantes del momento. Su candidatura fué propuesta por su amigo Albert Einstein y por Marie Curie. En 1930 se celebró esa conferencia, cuyo tema principal fue la especialidad del físico español: el magnetismo. En la foto del encuentro podemos verle sentado entre Owens William Richardson y Niels Bohr.

La vida de Blas Cabrera es extraordinaria por varios motivos. Empezó a estudiar Derecho, como era tradicional en su familia, pero conoció a Santiago Ramón y Cajal, que le convenció de que estudiará ciencias. Dejó las leyes por la Física, se doctoró en Madrid con una tesis titulada «Sobre la evolución diurna de la componente horizontal del viento» y tres años más tarde, en 1904, obtuvo la cátedra de Electricidad y Magnetismo en la Universidad Central de Madrid.

Fué un físico sobre todo experimental, especializado en las propiedades magnéticas de la materia. Entre 1910 y 1934 publicó 110 artículos de investigación de primera línea, reconocidos en toda Europa. Invitó a Albert Einstein a nuestro país en 1928, fué nombrado miembro de la Academia Francesa de Ciencias, rector de la Universidad Central de Madrid y de la Menéndez Pelayo de Santander, y secretario del  Comité Internacional de Pesos y Medidas de París. Candidato en dos ocasiones al Premio Nobel, consiguió una donación de la Fundación Rockefeller para fundar el Instituto Nacional de Física y Química, que luego se convertiría en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

 

Albert Einstein y Blas Cabrera

Fué un brillante físico, considerado y respetado internacionalmente, en un país sin apenas tradición científica. A pesar de no ser muy conocido, es el padre de la física moderna española y un hombre que creó escuela. Su vida está llena de anécdotas y hechos curiosos. Uno de ellos es que tuvo problemas con los dos bandos de la Guerra civil española. 

Al iniciarse el conflicto, la República le pidió su apoyo, pero él se exilió y declaró que se consideraba un científico al margen de la política, «totalmente alejado de nuestras luchas civiles, primero porque es el principio director de mi vida, y segundo, porque temía crear dificultades a personas muy allegadas de mi familia que intervenían en las dos Españas». El gobierno no se lo perdonó, le retiró su sueldo de catedrático y se convirtió en persona non grata. 

Pero el bando nacional tampoco olvidó que había sido una figura pública durante la República y antes de terminar la guerra estaba en la lista de catedráticos a depurar por su desafección. Nunca volvió a España y falleció en México, donde había sido acogido como profesor de la Universidad Autónoma de México. 

Su hijo Nicolás Cabrera y su nieto Blas Cabrera, profesor en la Universidad de Stanford, siguieron sus pasos como físicos con éxito y reconocimiento internacional. Otra nieta, Mercedes Cabrera, fué Ministra de Educación y ciencia de 2006 a 2009 y también son conocidos sus hermanos, José Cabrera, constructor de la primera central nuclear española en Zorita y Juan Cabrera, rector de la Universidad de Zaragoza.

Una historia tan notable como olvidada.

Blas Cabrera y Felipe

Publicado por Antonio F. Rodríguez.

El último artículo de Hawking

Hawking a los 19 años

Durante los fines de semana me gusta indagar en poesía, teatro, artículos y otros géneros literarios menos transitados que la novela y el relato, y también traer aquí historias curiosas  o insólitas, para ilustrar el viejo adagio que dice que «A veces, la realidad supera a la ficción».

Hoy me apetece hablar del último artículo científico publicado por el recientemente fallecido Stephen Hawking. Lo escribió en colaboración con Thomas Hertog, constituye la culminación de una larga colaboración y se ha publicado hace poco, el 20 de abril, después de su muerte ocurrida el 14 de marzo, tras un proceso de revisión de algo más de un mes.

Es un texto de Cosmología, titulado «¿Una salida suave de la inflación eterna?» y disponible en inglés en este enlace. Se trata del último resultado de una colaboración entre Hertog y Hawking que ha durado más de veinte años, que consiste en que parece que en el Big Bang se generaron varios universos paralelos al que conocemos, con las mismas leyes de la física y demanera que es posible que se puedan llegar a detectar indicios de su existencia.

En la década de los 80 Hawking, con la ayuda del estadounidense James Hartle, formuló un modelo, el modelo Hawking-Hartle,  sobre el origen del universo, ocurrido hace unos 14 000 millones de año con un Big Bang. Antes de esa explosión no existía el espacio, ni el tiempo, ni las leyes de la Física; primero apareció el espacio, luego el tiempo y fnalmente, todo lo demás, un universo en expansión, es decir con inflación.

Esa gran explosión encajaba perfectamente en la Relatividad general de Einstein, pero no se tenía justificación teórica alguna de porqué se había producido hasta la formulación de ese modelo. Aplicaron la teoría de la Mecánica Cuántica y llegaron a una formulación que justificaba la gran explosión, pero que conllevaba la aparición de infinitos universos generados al azar, algunos regidos por leyes físicas similares a las que conocemos y otros con leyes completamente diferentes. Además todo sería posible que sucediese en alguno de esos universos.

El panorama de un número ilimitado de multiversos no les pareció muy satisfactorio, el que se diesen todas las posibilidades parecía romper la idea de predicción y además, no se justificaba por qué nos encontramos precisamente en éste universo que conocemos. A partir de los 90, Hawking empezó a estudiar con Hertog la Teoria de Cuerdas (las partículas que conocemos son notas dadas por cuerdas al vibrar) y las matemáticas en las que se basa. 

Después de muchos años, ahora han presentado los últimos resultados de su aplicación al Big Bang, en un modelo que parece indicar que el número de universos paralelos no es infinito y que sólo los universos que tengan las mismas leyes físicas que el nuestro son posibles.

Esa teoría implica que los universos paralelos se rigen por las mismas leyes que el nuestro, que esas leyes de la física no han sido eternas, sino que surgieron después del Big Bang y que estudiando la radiación de fondo, el eco que todavía nos llega de ese momento inicial explosivo, es posible que se pueda detectar algún indicio de los multiversos que se crearon en paralelo. Uno de esos indicios sería la detección de ondas gravitacionales generadas en el Big Bang o al menos la huella que ha dejado su perturbación en la radiación de fondo. Si la teoría se desarrolla  matemáticamente lo suficiente como para predecir qué perturbaciones dejaron las ondas gravitacionales en la radiación de fondo, se podrían tratar de medir esas perturbaciones y la teoría se podría corroborar o falsear.

Así que parece que vivimos en una burbuja en expansión, una de las muchas que aparecieron en la gran explosión con la que todo comenzó. La Cosmología cada vez se parece más a la poesía, a un extraño cuento de hadas y a los mitos de origen dle mundo de las culturas primitivas..

      

Stephen Hawking (Oxford, 1942-2018) está considerado como uno de los grandes físicos del siglo XX.  Hijo de un biólogo investigador, nació en Oxford porque su padres huyeron de  Londres, cuando los alemanes comenzaron a bombardearlo masivamente, para buscar un sitio más seguro. 

Fué un buen estudiante, pero no fué un alumno brillante. Quiso estudiar en el University College de Oxford, como su padre, y al no haber allí Matemáticas, estudió Física. Sus profesores se dieron cuenta en seguida de su enorme talento y de que su mente funcionaba de una manera diferente a la habitual porque no sacaba resultados extraordinarios en los exámenes, sino simplemente buenos.

Presentó su tesis doctoral en Cambridge titulada «Propiedades de universos en expansión», que está accesible en este enlace. Durante 29 años ocupó la Cátedra Lucasiana de Matemáticas, en Cambridge, fundada en 1663 y ocupada hace siglos por Isaac Newton. Contribuyó notablemente al estudio de los agujeros negros, aplicando tres teorías habitualmente disjuntas, la Termodinámica, la Relatividad General y la Mecánica Cuántica, y fué un cosmólogo consumado.

Aplicó la Termodinámica a los Agujeros Negros haciendo una analogía entre su Entropía (S) y la superficie de su horizonte de sucesos (A) y demostró que S es proporcional a A.

 Fórmula de la Entropía de un Agujero negro que figura en el epitafio de Hawking

La Entropía es un concepto termodinámico que da idea del desorden de un sistema y que siempre aumenta. Los seres vivos somos islas en las que la entropía disminuye; al crecer nos ordenamos, nos estructuramos, a costa de aumentarla en nuestro entorno.

Aplicando las ideas de la Mecánica Cuántica, según la cual si toda partícula se comporta en ciertas circunstancias como una onda y está representada por una función de onda, aunque haya una barrera insalvable, la función  de onda no es nula fuera de la barrera y hay cierta probabilidad de que la partícula pueda atravesar la barrera (Efecto túnel). Luego los Agujeros Negros pueden emitir por Efecto túnel.

Al poco de llegar a Cambridge empezó a desarrollar Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA), una enfermedad muscular degenerativa que le postró en una silla motorizada pero que, de manera asombrosa, no le ha impedido desarrollar una brillante carrera como físico teórico y llegar a la edad de 76 años.

 

Hawking experimentando la ingravidez (Jim Campbell/AeroNews Network)

Publicado por Antonio F. Rodríguez.

Entrevista a un físico español

Antonio Hernando es catedrático de Magnetismo de la Materia en la Universidad Complutense de Madrid, profesor invitado en la Universidad Técnica de Dinamarca y en el Max Planck Institut de Stuttgart, primer profesor de la Cátedra BBV de la Universidad de Cambridge y miembro de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. 

Es un físico experimental y su especialidad es el magnetismo. En 1989 impulsó la creación del Instituto de Magnetismo Aplicado de la Universidad Complutense. Tiene más de 300 publicaciones científicas y más de treinta patentes. Es uno de nuestros grandes físicos.

No sé si sabéis que estudié Físicas en la Complutense. Pues bien, en la asignatura de Electricidad y Magnetismo de tercero el profesor titular tuvo una larga enfermedad (no, no era un cáncer) y vino un sustituto no demasiado bien dotado para la enseñanza. Las clases eran regulares. Pero se dió la casualidad de que un día el sustituto tampoco pudo dar clase y en el gran aula en forma de anfiteatro se presentó Antonio Hernando. 

Era el final de los 70 y a Hernando le rodeaba en la Facultad una aureola de prestigio y misterio como físico reconocido internacionalmente y otra similar por estar separado, cosa poco frecuente en aquellos años del posfranquismo. Llegó e improvisó una clase magistral. En dos horas, llenó las tres pizarras de fórmulas, de integrales triples, expresiones elevadas a números imaginaros, senos y cosenos, mientras explicaba el significado físico y real de todo aquello, enlazando la Teoría de Maxwell con la experimentación. De pronto, lo entendimos todo y cuando quisimos darnos cuenta ¡nos había contado la asignatura entera! Había explicado la esencia de todo el programa, de cabo a rabo, todo. Fueron dos horas inolvidables.

He encontrado una entrevista muy interesante que le han hecho a este hombre en Jot  Down, en la que habla de todo lo divino y humano, y de verdad que vale la pena leerla. Mención aparte merecen las espléndidas fotografías de Lupe de la Vallina. Este es el enlace:

«La tarea más bella que puede hacer un cerebro es reflexionar sobre su propio origen»

Publicado por Antonio F. Rodríguez.

Neutrino - Frank Close

       

Título: Neutrino

Autor: Frank Close

Páginas: 211

Editorial: RBA

Precio: 17,95 euros

 

Año de edición: 2012

Aquí tenemos un libro de divulgación científica escrito con verdadera habilidad, que consigue hablar del neutrino, una partícula especialmente misteriosa y esquiva, de tal manera que consigue intrigar al lector y crear un auténtico clima de suspense.

Pero empecemos por el principio. En 1930, el físico teórico Wolfang Pauli, un experto respetado y prestigioso, postulo para poder explicar una reacción nuclear la existencia de una nueva partícula diminuta, sin carga eléctrica, casi sin masa, que viaja a una velocidad cercana a la luz y que atraviesa prácticamente todo casi sin ninguna consecuencia. 

Se calcula que continuamente nos están atravesando 66 000 de esos corpúsculos procedentes del Sol por centímetro cuadrado cada segundo, sin que nos enteremos. El físico italiano Enrico Fermi, bautizó a la escurridiza partícula como neutrino, «pequeño neutrón» en italiano, y en seguida empezó la carrera para ver qué físico experimental era capaz de detectar una partícula tan etérea y transparente.

En ese punto arranca en la narración una apasionante historia de intriga ¿Quién será el primero en demostrar que existe el neutrino?¿Cómo lo conseguirá?¿Cuál será el método? 

Una persecución que se prolonga durante medio siglo y cuya crónica sirve de excusa pra repasar la evolución de la rama de la física que se ocupa del estudio de las partículas, el electrón, el positrón, el neutrón y toda una cohorte de entes diminutos y misteriosos que componen toda la materia que conocemos, como el pión, el muón, el positrón, el antielectrón,el antineutrino... presentados de una manera que hasta se entiende y todo. 

Por estas páginas pasan además los científicos más destacados que investigaron en ese campo y tenemos la oportunidad de conocer a grandes rasgos cómo era su vida, qué pensaban, cómo razonaban, en resumen cómo es el mundo de la investigación experimental. Leyéndolo se aprenden muchas cosas, como que la Física nuclear no está muy alejada n esencia de la Alquimia, que el gran Lord Kelvin dijo aquello de «La radio no tiene futuro» y que de todas las cosas que pueblan el universo, los neutrinos son a la vez lo más común y lo más raro.

Un libro de alta divulgación, ameno y fascinante, que nos cuenta en detalle que habitamos un universo complejo y lleno de curiosidades. Un texto que nos ofrece una ventana a través de la que asomarnos a un mundo  habitualmente muy difícil de conocer. Un título de los que crea afición a la Física. Muy recomendable.
 
Frank Close (Peterborough, 1945) es un físico británico, especializado en la Física de partículas, profesor emérito en la Universidad de Oxford.

Ateo convencido, estudió Latín y Física, y muy pronto destacó como divulgador por ser capaz de explicar conceptos físicos complejos y profundos, de manera que parezcan sencillos y se puedan entender fácilmente.

Ha sido vicpresidente de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, jede de la división de física teórica del Laboratorio Rutherford Appleton, jefe de comunicación y educación del CERN y autor de varios libros de vulgación de Física teórica.

Frank Close

Publicado por Antonio F. Rodríguez.

Agujeros negros y tiempo curvo - Kip S. Thorne

Título: Agujeros negros y tiempo curvo
Autor: Kip S. Thorne

Páginas: 576 

Editorial: Crítica 

Precio: 22,90 euros

Año de edición: 2010

¿Es posible escribir un libro divulgativo de alto nivel sobre relatividad y cosmología y que se convierta en un superventas? La respuesta a esa pregunta está ante vosotros, en forma de libro traducido a siete idiomas y obra de referencia para todo aficionado a los agujeros negros, esas curiosas criaturas nacidas al amparo de la Teoría de la Relatividad General de Einstein.

Es una obra ambiciosa, que dedica sus más de quinientas páginas a recorrer toda la historia de la Teoría de la Relatividad desde sus primeros pasos de la mano de Einstein hasta los desarrollos y resultados más recientes, incluyendo la construcción de los LIGO (Observatorios de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser) para la detección de ondas gravitacionales, que han dado resultados hace poco. Un recorrido fascinante que ocupa todo el siglo XX.

El texto se abre con una introducción en forma de cuento de ciencia ficción en el que  una nave espacial se acerca a varios agujeros negros de diferentes tamaños, a diferentes velocidades y vemos los curiosos efectos que genera un campo gravitatorio tan monstruoso como el que rodea a  esos extraños fenómenos de la naturaleza, tan fuerte que no deja escapar nada, ni siquiera la luz.

A continuación se comienza por el principio, con una introducción a la Relatividad Especial de Einstein, formulada en 1905 y basada tan solo en un problema de estética en las ecuaciones del electromagnetismo de Maxwell, el simple hecho experimental de que la velocidad de la luz es una constante universal y la hipótesis de que todos los sistema de referencia que se mueven a velocidad constante entre sí son equivalentes. 

Las consecuencias de hipótesis tan aparentemente inofensivas son, entre otras, que con la velocidad las longitudes se contraen y el tiempo transcurre más lentamente. El espacio y el tiempo no son completamente independientes entre sí, forman un espacio-tiempo, algo mixto y extraño  que varía y en el que se mezclan los dos conceptos dependiendo de la velocidad.

Se dedica otro capítulo a resumir lo más importante de la Relatividad General que Einstein produjo entre 1915 y 1916, que añade otra vuelta de tuerca más: que tambien son equivalentes los sistemas en caída libre en un campo gravitatorio (en un ascensor en caída libre no notamos la atracción de la gravedad) y de esa simple idea acaba deduciendo que las masas y el espacio que ocupan no son independientes, sino que los cuerpos deforman el espacio-tiempo a su alrededor, retrasando el tiempo y curvando el espacio, hasta casos extremos, en los que lo cierran sobre sí mismo y no dejan escapar nada, ni siquiera la luz. Eso es un agujero negro, una masa tan concentrada que ni la luz puede escapar a su atracción.

Albert Einstein en bicicleta

¿Qué cómo se generan los agujeros negros? Pues por colapso de una estrella y dependiendo de su masa. Una estrella con una masa menor o aproximadamente igual a la mitad de la del sol, acaba sus días como una enana marrón, si su masa está entre medio sol y nueve soles acaba siendo una enana blanca, entre nueve soles y treinta acaba como una estrella de neutrones, un gigantesco núcleo atómico, y si su masa es mayor que la de treinta soles, se acaba convirtiendo en un agujero negro. 

 

A partir de ahí se recorre la evolución de teorías, ideas y formulaciones sobre los agujeros negros a través de la vida y milagros de los científicos que se dedicaron a estudiarlos, genios extraordinarios como Wheeler, Landáu, Sájarov, Chandrasekhar, Oppenheimer, Penrose, Hawking... los mejores físicos del siglo pasado dedicaron sus mejores esfuerzos a estudiar tan extraños objetos.

Varias cosas llaman poderosamente la atención del lector. En primer lugar, el rechazo que provocaron algunos de esos sabios por sus planteamientos innovadores, propuestas que sus colegas de la vieja guardia no podían soportar con ecuanimidad. Eso le pasó a Einstein, que no logró una plaza en la Universidad debido a sus referencias como alumno díscolo con ideas heterodoxas, al genial físico indio Chandrasekhar, enfrentado con el prestigioso Eddington y al brillante Oppenheimer, bajo la sombra de Wheeler.

También resulta muy curiosa la diferente manera de trabajar de cada una de estas eminencias. Einstein era un solitario acostumbrado a teorizar solo; otros trabajaban mejor en equipo, discutiendo sus ideas con colegas de su mismo nivel, y Oppenheimer se rodeaba de alumnos, los hacía pensar y razonar con él y así es como progresaba.

También es muy interesante ver cómo influía la situación política de cada país en la vida de esots sabios. Saber que la vida de varios físicos soviéticos estuvo en peligro durante las purgas estalinistas, que Landau envió un artículo muy innovador sobre agujeros negros a una revista internacional para lograr cierta fama y que Stalin no lo eliminase, o los apuros que pasaron durante la caza de brujas los físicos estadounidenses que tenían escrúpulos de conciencia por colaborar en la producción de armas atómicas.

Porque otro capítulo que no tiene desperdicio es el que cuenta la carrera contrarreloj entre científicos estadounidenses y rusos por fabricar primero la bomba atómica y luego la bomba de hidrógeno, sus dudas y sus problemas éticos.

Otro punto my curioso es conocer un poco cómo funciona la mente de los físicos de alto nivel, la importancia que tiene para ellos la intuición, el olfato físico. Y lo decisivo que puede llegar a ser un nombre. Durante el tiempo en el que las extrañas criaturas que protagonizan este libro se conocían como «singularidades de Schwarzschild», apenas se avanzó en su conocimiento. Una singularidad es una región en la que se violan las leyes de la Física y eso producia un rechazo instintivo y un bloqueo mental en los especialistas. Pero llegó Wheeler y acuñó un nombre tan atractivo como el de «agujeros negros», se rompió el bloqueo y se abrió toda una época de teorías y descubrimientos.   

Estas y otras muchas cosas encontrará el lector avispado que se interne en estas páginas, tenga paciencia y no le tenga miedo al hecho de no entender algun detalle que otro. Si se sigue sin hacer caso, se retoma el hilo y se encuentran mil y un aspectos apasionantes.

Un libro de la más alta divulgación, que no tiene prácticamente ninguna fórmula y qie permite conocer un poco más aspectos como los mencionados de la historía, la política y la sociedad del siglo XX y sobre el mundo de los científios, cómo trabajan y cómo actúan. Un texto apasonante, muy recomendable para el que tenga algo de curiosidad e imprescindible para todo físico o buen aficionado a la Física.

Para acabar aquí os dejo dos vídeos generados por ordenador sobre agjeros negros, a ver si os entra el gusanillo de querer conocer más sobre ellos 

Dos agujeros negros que colapsan en uno mayor

Vídeo didáctico sobre los agujeros negros

Kip Stephen Thorne (Logan, 1940), es un físico teórico, viejo colega de Stephen Hawking y Carl Sagan, es uno de los mayores expertos en relatividad, cosmología y agujeros negros. Hijo de dos profesores de la Universidad de Utah, un químico y una economista, creció desde pequeño en un ambiente académico y destacó siendo muy joven en ciencias.

Fué uno de los profesores más jovenes en el Instituto Tecnológico de California, el famoso CalTech. Se graduó a los 22 años y con 25 ya era doctor. Ha formado a varias generaciones de físicos brillantes y ha dirigido la tesis de un gran número de físicos teóricos de alto nivel que ahora están repartidos por todo el mundo.

Ha publicado más de 150 artículos y destaca por su facilidad para transmitir su pasión y motivación por los grandes problemas de la Física tanto al más alto nivel académico como divulgativo. 

Kip S. Thorne

Publicado por Antonio F. Rodríguez.