{"id":1786,"date":"2011-05-19T10:10:49","date_gmt":"2011-05-19T09:10:49","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=1786"},"modified":"2011-05-19T10:54:11","modified_gmt":"2011-05-19T09:54:11","slug":"%c2%a1la-mente-%c2%a1la-imaginacion","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2011\/05\/19\/%c2%a1la-mente-%c2%a1la-imaginacion\/","title":{"rendered":"\u00a1La mente! \u00a1La imaginaci\u00f3n!"},"content":{"rendered":"

\u00a0<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/strong>Diversidad de ideas<\/strong><\/p>\n

Me gusta escribir sin tener un objetivo predeterminado y hacer un vuelo rasante sobre la f\u00edsica para escribir todo lo que estoy viendo (lo que sin llamarlo, acude a mi mente en cada instante). Es un buen ejercicio de repaso de cosas diversas que recuerdas. Por ejemplo, ahora mismo me llega la idea de que, desde la m\u00e1s remota antig\u00fcedad nos viene fascinando los fen\u00f3menos \u00f3pticos. De hecho, los estudios encaminados a desvelar la naturaleza de la luz han sido uno de los motores m\u00e1s fruct\u00edferos de la f\u00edsica. A ello se dedica la \u00f3ptica, hoy d\u00eda una de las \u00e1reas m\u00e1s activas de la f\u00edsica.<\/p>\n

Buena prueba de ello es la r\u00e1pida sucesi\u00f3n de Premios Nobel en ese campo en a\u00f1os recientes: 1.997, 2.001 y 2.005. La mitad del \u00faltimo premio fue a manos de Roy J. Glauber, de la Universidad de Harvard, “por sus contribuciones a la teor\u00eda cu\u00e1ntica de la coherencia \u00f3ptica<\/em>“. Estas contribuciones se recogen esencialmente en tres art\u00edculos publicados en 1.963 (se lo reconocen en 2.005). Sobre ellas se ha desarrollado la \u00f3ptica cu\u00e1ntica. En la luz se apreci\u00f3 por primera vez la naturaleza dual onda-part\u00edcula de los objetos cu\u00e1nticos.<\/p>\n

<\/p>\n

El comportamiento ondulatorio de la luz sirvi\u00f3 de prueba experimental para la teor\u00eda electromagn\u00e9tica de Maxwell. La idea de la luz como un haz de fotones<\/a> reapareci\u00f3 con Einstein<\/a> en 1.905 para explicar el efecto fotoel\u00e9ctrico (que le vali\u00f3 el Nobel de f\u00edsica). El dualismo onda-part\u00edcula de la luz, que De Broglie extendi\u00f3 a las part\u00edculas materiales, es contradictorio en el marco de la f\u00edsica cl\u00e1sica. Para reconciliar ambas im\u00e1genes hubo que desarrollar la f\u00edsica cu\u00e1ntica. No obstante, como se\u00f1alaba Glauber en uno de los art\u00edculos mencionados, “la teor\u00eda cu\u00e1ntica ha tenido una influencia sobre la \u00f3ptica que es s\u00f3lo una fracci\u00f3n de la que hist\u00f3ricamente ha tenido la \u00f3ptica sobre la teor\u00eda cu\u00e1ntica”<\/em>.<\/p>\n

Motivado por los experimentos de Hanbury-Brown y Twiss en 1.954-56, y por la invenci\u00f3n del l\u00e1ser<\/a> en 1.960, Glauber realiz\u00f3 una aplicaci\u00f3n de la electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica a problemas \u00f3pticos. Mientras que los experimentos previos hab\u00edan usado interferencia de amplitudes y registraban intensidades con un solo detector, Hanbury-Brown y Twiss estudiaron correlaciones en las intensidades recibidas de una estrella por dos detectores separados, observando que los fotones<\/a> t\u00e9rmicos parecen emitirse agrupados (bunched<\/em>). \u00bfTambi\u00e9n los de un haz de l\u00e1ser? Esta y otras cuestiones llevaron a Glauber a desarrollar la teor\u00eda cu\u00e1ntica de la coherencia, basada en los estados coherentes y en la teor\u00eda cu\u00e1ntica de la fotodetecci\u00f3n. Estudiando coincidencias retardadas en la detecci\u00f3n de fotones<\/a> por varios detectores, Glauber introdujo una sucesi\u00f3n de funciones de correlaci\u00f3n que mostraban las caracter\u00edsticas cu\u00e1nticas de la radiaci\u00f3n y permit\u00edan diferenciar entre haces de luz con la misma distribuci\u00f3n espectral, pero diferente estad\u00edstica de fotones<\/a>.<\/p>\n

Particularmente relevantes han sido los estudios posteriores de “luz no cl\u00e1sica”, tales como resonancia-fluorescencia de un solo \u00e1tomo, que muestra el llamado antibunching<\/em>, luz cuyo ruido cu\u00e1ntico depende de la fase; y pares de fotones<\/a> entrelazados.<\/p>\n

El estado m\u00e1s com\u00fan de la materia en el universo, no es ni l\u00edquido, ni s\u00f3lido, ni gaseoso, sino que es el plasma<\/a>; el estado de la materia que conforman las estrellas. Sin embargo, particularmente apuesto por una idea que no se va de mi cabeza, el estado \u00faltimo de la materia es la luz<\/span>.<\/p>\n

La otra mitad del Premio Nobel se otorg\u00f3 a partes iguales a John L. Hall, de la Universidad de Colorado, JILA y NIST, Boulder y a Theodor W. H\u00e4nsch, del Max Planck Instit f\u00fcr Quantenoptik, Garching, y de la Ludwig-Maximilians-Universit\u00e4t, Munich, “por sus contribuciones al desarrollo de m\u00e9todos de espectroscopia l\u00e1ser<\/a> de precisi\u00f3n, incluyendo la t\u00e9cnica de peines de frecuencias \u00f3pticas<\/em>“.<\/p>\n

En espectroscopia se analiza la composici\u00f3n en frecuencias de la luz absorbida o emitida por la materia, lo cual proporciona informaci\u00f3n valiosa, por ejemplo, sobre la estructura cu\u00e1ntica de los \u00e1tomos.<\/p>\n

Los galardonados lideraron un proyecto espectacular en el desarrollo de m\u00e9todos para producir y medir estas frecuencias \u00f3pticas, con una precisi\u00f3n actual de 15 cifras significativas y potencial de 18. De hecho, este tipo de medidas son de las de mayor precisi\u00f3n alcanzadas en f\u00edsica y permiten abordar cuestiones de gran inter\u00e9s b\u00e1sico, como la observaci\u00f3n de la variaci\u00f3n temporal de “constantes” fundamentales, como la estructura fina (\u03b1 = 1\/137, \u00f3 2\u03c0e2<\/sup>\/hc). Tienen tambi\u00e9n repercusi\u00f3n en el desarrollo de relojes at\u00f3micos ultraprecisos (con desajuste menor a una d\u00e9cima de segundo cada 100 a\u00f1os), \u00fatiles por ejemplo en sistemas GPS.<\/p>\n

En espectroscopia \u00f3ptica de precisi\u00f3n han de determinarse frecuencias de varios cientos de THz en t\u00e9rminos de la definici\u00f3n del patr\u00f3n de tiempo representado por desdoblamiento hiperfino del estado fundamental del cesio a 9’2 GHz. Hasta el a\u00f1o 2.000, esta tarea requer\u00eda esfuerzos heroicos porque los detectores s\u00f3lo permiten comparar directamente frecuencias separadas por algunas decenas de GHz. Se usaban por tanto complejas cadenas de generaci\u00f3n de sucesivos arm\u00f3nicos de la frecuencia del cesio. Esas cadenas eran costosas, delicadas, y de hecho, s\u00f3lo algunos laboratorios las desarrollaron. El problema se ha simplificado enormemente con la introducci\u00f3n por Hall y H\u00e4nsch del llamado peine de frecuencias \u00f3pticas<\/em>, formado por del orden de un mill\u00f3n de frecuencias equiespaciadas unos 100 MHz y cubriendo varios cientos de THz. De estas frecuencias pueden realizarse una medida absoluta con el patr\u00f3n de cesio. Por tanto el peine sirve como una “regla” para determinar cualquier frecuencia \u00f3ptica desconocida. Estos peines o sintetizadores de frecuencias, que ya se comercializan, usan l\u00e1seres<\/a> de femtosegundos y un nuevo tipo de fibra \u00f3ptica microestructurada o de cristal fot\u00f3nico…<\/p>\n

\n

Hay acontecimientos que son dignos de recordar.<\/p>\n

Albert Einstein<\/a>, al igual que Max Planck, am\u00f3 los principios que reg\u00edan las leyes de la naturaleza; sus trabajos siempre conten\u00edan estos principios. A parte de los principios de la relatividad<\/a> y de constancia de la velocidad de la luz, unos a\u00f1os m\u00e1s tarde A. Einstein<\/a> enunciaba la hip\u00f3tesis de que un campo gravitatorio uniforme es f\u00edsicamente indistinguible de una aceleraci\u00f3n uniforme del sistema de referencia, y erigir\u00eda sobre \u00e9sta su teor\u00eda de la relatividad<\/a> general, obra cumbre, por su originalidad y belleza, del pensamiento cient\u00edfico de todos los tiempos.<\/p>\n

La comenz\u00f3 a elaborar en 1.907 y la concluy\u00f3 esencialmente el 25 de noviembre de 1.915, tras ocho a\u00f1os de tenaz trabajo, de b\u00fasqueda, de profundos pensamientos, de seguir por derroteros y caminos equivocados, hasta crear una fascinante teor\u00eda de la gravitaci\u00f3n, conocida como Teor\u00eda General de la Relatividad.<\/p>\n

Obligado a renunciar al espacio-tiempo absoluto de la relatividad<\/a>, o mejor, teor\u00eda newtoniana, para dar cobijo a la relatividad<\/a> especial a la gravedad, Einstein<\/a> geometriz\u00f3 \u00e9sta y derroc\u00f3 la de Newton<\/a>. Muchos a\u00f1os m\u00e1s tarde, en sus notas autobiogr\u00e1ficas, Einstein<\/a> pedir\u00eda humildemente perd\u00f3n a Newton<\/a> por su osad\u00eda al modificar su mec\u00e1nica: “Newton<\/a>, perd\u00f3name; T\u00fa encontraste el \u00fanico camino que en tu \u00e9poca estaba justo al alcance de un hombre de potencia mental y creadora suprema”<\/em>.<\/p>\n

Tan s\u00f3lo una semana antes, el 18 de noviembre, A. Einstein<\/a> comunicaba a la Academia de Ciencias Prusiana que su teor\u00eda explicaba de forma natural el avance an\u00f3malo del perihelio de Mercurio. Cuenta \u00e9l mismo que este hist\u00f3rico descubrimiento lleg\u00f3 a sumirle en estado de excitante alegr\u00eda. Tambi\u00e9n en esa sesi\u00f3n corrigi\u00f3, dobl\u00e1ndolo, su c\u00e1lculo previo (en los a\u00f1os 1.907 y 1.911) del \u00e1ngulo de deflexi\u00f3n de la luz al pasar por las proximidades del Sol. La corroboraci\u00f3n de este valor, dentro de un margen de error de un 20%, aprovechando un eclipse solar de aquella \u00e9poca, catapultar\u00eda a Einstein<\/a> a la fama universal.<\/p>\n

Hoy, el principio de equivalencia de Einstein<\/a> engloba tres afirmaciones:<\/p>\n

    \n
  1. El principio de equivalencia d\u00e9bil (la ca\u00edda libre de una part\u00edcula prueba, neutra, en un campo gravitatorio, desde una posici\u00f3n dada y con una velocidad inicial dada, es independiente de su estructura interna y composici\u00f3n).<\/li>\n
  2. El principio de invariancia Lorentz local (el resultado de cualquier experimento no gravitacional con part\u00edculas prueba, de modo que sean ignorables las fuerzas de marea y las autoenerg\u00edas gravitatorias, es independiente de la velocidad del inercial local).<\/li>\n
  3. El principio de invariancia posicional local (el resultado de cualquier experimento prueba no gravitacional es independiente del lugar e instante en que se realice).<\/li>\n<\/ol>\n

    Hay diversas teor\u00edas de la gravitaci\u00f3n compatibles con el principio de equivalencia de Einstein<\/a>. Son las llamadas teor\u00edas m\u00e9tricas de la gravitaci\u00f3n, entre las cuales se halla la Teor\u00eda General de la Relatividad de Einstein<\/a>, que dicho sea de paso, es la \u00fanica que hasta el momento ha pasado con \u00e9xito todas las pruebas a las que ha sido sometida (deflexi\u00f3n de la luz, avance de periastros, efecto Shapiro, ondas gravitatorias, etc., etc.), y se est\u00e1 a la espera del an\u00e1lisis de los datos sobre el efecto Lense-Thirring (arrastre de inerciales) obtenidos en 2.004 con la sonda Gravity Probe<\/em> de la NASA.<\/p>\n

    Cuando se enriquece el principio de equivalencia de Einstein<\/a> con part\u00edculas con alto contenido de autoenerg\u00eda gravitatoria y experimentos gravitacionales, se pasa al principio de equivalencia fuerte. Se conjetura PEF \u2192 TGR.<\/p>\n

    Como los griegos y como Newton<\/a>, Einstein<\/a> cre\u00eda en 1.917 en la inmutabilidad (a gran escala) de los cielos. Tambi\u00e9n era defensor ardiente del principio de Mach<\/a> (la inercia de los cuerpos es relativa a otras masas, y desaparece en ausencia de \u00e9stas). Para salvaguardar \u00e9ste, se ve obligado a suponer un espacio finito, y sin borde. Pero entonces para evitar su colapso Einstein<\/a> tiene que introducir su famoso t\u00e9rmino, llamado constante cosmol\u00f3gica<\/em>, que simula una repulsi\u00f3n c\u00f3smica capaz de contrarrestar la atracci\u00f3n gravitatoria entre los astros de ese universo finito y supuestamente est\u00e1tico.<\/p>\n

    Este primer modelo cosmol\u00f3gico relativista se conoce como universo cil\u00edndrico de Einstein<\/a><\/em>, en el que las acciones espaciales son esferas S3<\/sup>. Al descubrirse la expansi\u00f3n del universo (Hubble<\/a>, 1.929), Einstein<\/a> se arrepinti\u00f3 de haber introducido ese t\u00e9rmino en su ecuaci\u00f3n; “La mayor equivocaci\u00f3n de mi vida<\/em>“, dijo en una ocasi\u00f3n.<\/p>\n

    En 1.932, y en colaboraci\u00f3n con el astr\u00f3nomo Willem de Sitter, propone Einstein<\/a> un sencillo modelo de universo de materia no relativista en expansi\u00f3n cr\u00edtica, que emana de una gran explosi\u00f3n y es especialmente plano. En ese trabajo se habla por primera vez de la constante cosmol\u00f3gica. Pero bastante antes (1.923), Einstein<\/a> ya estaba dispuesto a renunciar a su uso si no hubiera un universo cuasiest\u00e1tico, y los resultados te\u00f3ricos de Friedmann y observacionales de Hubble<\/a> le precipitan a ello. Su decepci\u00f3n tard\u00eda con el principio de Mach<\/a> es tambi\u00e9n digna de menci\u00f3n, llegando a escribir en carta a Pirani (1.954), “Von dem Mach’schen Prinzip solten man eigentlich \u00fcberhaupt nicht mehr sprechen<\/em>“.<\/p>\n

    Ir\u00f3nicamente, en los \u00faltimos a\u00f1os parece haber renacido de sus cenizas la idea de constante cosmol\u00f3gica, como explicaci\u00f3n m\u00e1s simple de la energ\u00eda oscura responsable de la aceleraci\u00f3n observada en la expansi\u00f3n del universo (palos de ciego a los que lleva la ignorancia, ya que ese misterio est\u00e1 escondido en fluctuaciones del vac\u00edo que se encuentra en la quinta dimensi\u00f3n – seg\u00fan creo – y que, desde all\u00ed, invisible, nos env\u00eda los gravitones<\/a> que intermedian en esa aceleraci\u00f3n gravitatoria).<\/p>\n

    No ser\u00eda justo finalizar esta rese\u00f1a de recuerdo a Einstein<\/a> sin citar otras grandes aportaciones suyas*<\/a><\/a> a la f\u00edsica. Prob\u00f3 que los conceptos cu\u00e1nticos sirven para algo m\u00e1s que para explicar la radiaci\u00f3n de cuerpo negro. Concierne al calor espec\u00edfico de los s\u00f3lidos, y en particular, Einstein<\/a> resuelve su anomal\u00eda a bajas temperaturas. Nerst, que confirm\u00f3 brillantemente estos resultados de Einstein<\/a>, hablar\u00eda de nuestro protagonista como de un Boltzmann redivivus, e intervino para que A. Einstein<\/a> fuese invitado al primer congreso Solvay (1.911) para hablar de este tema.<\/p>\n

    Varios a\u00f1os despu\u00e9s, Einstein<\/a> vuelve a la f\u00edsica cu\u00e1ntica con dos trabajos sumamente importante sobre la teor\u00eda cu\u00e1ntica de la radiaci\u00f3n. En ellos introdujo sus famosos coeficientes A<\/em> (de emisi\u00f3n espont\u00e1nea) y B<\/em> (de absorci\u00f3n y de emisi\u00f3n inducida), tan importante muchos a\u00f1os m\u00e1s tarde en las teor\u00edas de l\u00e1seres<\/a>, y asign\u00f3 a los cuantos de luz (fotones<\/a>) de frecuencia v<\/em> un momento hv\/c<\/em> (que ser\u00eda puesto en evidencia por Compton en 1.932).<\/p>\n

    Habr\u00eda que pasar otra d\u00e9cada para que el genio de Einstein<\/a> dejara nueva huella en el mundo cu\u00e1ntico. La lectura del trabajo fundamental de Bose sobre la luz como un gas de fotones<\/a> sugiri\u00f3 a Einstein<\/a> extender esta idea a un gas de \u00e1tomos. Nac\u00eda as\u00ed la estad\u00edstica conocida desde entonces como de Bose-Einstein<\/a>. Hoy los condensados at\u00f3micos Bose-Einstein<\/a> ocupan un lugar central en la investigaci\u00f3n f\u00edsica y en la tecnolog\u00eda de vanguardia.<\/p>\n

    La relaci\u00f3n de Einstein<\/a> con la f\u00edsica cu\u00e1ntica fue controvertida, ya que habiendo sido un importante creador de dicha teor\u00eda con sus trabajos y descubrimientos, litig\u00f3 contra algunos aspectos de la misma en debates famosos con Niels Bohr, y se resist\u00eda a aceptar la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica como definitiva. El “malestar” (unbehagen<\/em>) de Einstein<\/a> con el protagonismo esencial del azar fue notorio, y su tard\u00eda pero afamada publicaci\u00f3n con Boris Podolsky y Nathan Rosen ha propiciado, tras la extraordinaria entrada en escena de John Bell, centenares de trabajos en torno al realismo local.<\/p>\n

    Persigui\u00f3 Einstein<\/a> in\u00fatilmente durante los 33 \u00faltimos a\u00f1os de su vida la unificaci\u00f3n de la gravitaci\u00f3n con el electromagnetismo, buscando un campo total<\/em> del que las part\u00edculas conocidas fuesen soluciones especiales y que incluso explicase las leyes cu\u00e1nticas. Cuando empez\u00f3 en 1.922 con este programa, se desconoc\u00edan las otras fuerzas fundamentales, nuclear d\u00e9bil y fuerte, y se cre\u00eda que las fuerzas en el interior de los \u00e1tomos eran electromagn\u00e9ticas.<\/p>\n

    Las cuatro interacciones hoy conocidas siguen resisti\u00e9ndose a la total unificaci\u00f3n, salvo si se rompe el esquema espaciotemporal ordinario y se pasa a un escenario de diez u once dimensiones con las teor\u00edas de supercuerdas que el genial E. Witten ha refundido en una teor\u00eda M<\/a>.<\/p>\n

    \u00bfQui\u00e9n ser\u00e1 en este nuevo milenio el genio encargado de pedir perd\u00f3n a Albert Einstein<\/a>? \u00bfPodr\u00eda ser Witten?; \u00bfotro Ramanujan? \u00a1Ya veremos!<\/p>\n

    No me cabe la menor duda de que en un futuro m\u00e1s o menos cercano, ese genio estar\u00e1 aqu\u00ed para finalizar el trabajo de esa teor\u00eda de unificaci\u00f3n que haga posible la convivencia de la relatividad<\/a> general y la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. Ese d\u00eda, la Humanidad habr\u00e1 dado otro paso de gigante hacia su imparable viaje a las estrellas.<\/p>\n

    Si el comit\u00e9 del Nobel hubiera actuado con justicia, Einstein<\/a> ser\u00eda el poseedor de no menos de tres premios Nobel que, finalmente, se qued\u00f3 s\u00f3lo en el de f\u00edsica de 1.921, lo que, a pesar del reconocimiento mundial a su genio, no hizo justicia de manera proporcional a sus contribuciones a la fisica y a la cosmolog\u00eda.<\/p>\n

    emilio silvera<\/em><\/p>\n

    \r\n\t\t\r\n\t\t
    <\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>hotmail correo<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>[?]<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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