miércoles, 8 de enero de 2014

He vuelto y me he traído a Richard Feynman conmigo

Hace mucho que no hago esto, pero mira tu por donde... he vuelto y no se si será para mucho tiempo o poco, si serán entradas de divulgación científica o de otro tipo, pero de momento os hablaré de Richard Feynman. 

Como algunos sabéis recientemente me he tenido que mudar de casa y "oh avatares del destino" (entendiendo por avatares aquellos malditos hechos fortuitos que te fastidian y no los gigantes azules de Pandora) las persianas de la casa se han roto todas al tiempo y de formas diferentes. Si... todas... y si... al tiempo.

Así que estoy sentado al ordenador con un ventanal de cristal detrás de mi y con la luz incidiendo en el ángulo justo para darme calorcito en el cuello (que con el gripazo va perfecto) y para descomponerse creando un arco iris de color que se refleja en mis monitores y que me garantiza una ceguera fulminante y temprana. Entonces me pregunté ¿por qué se divide la luz?.

Todos sabemos que la luz al pasar por un prisma se divide dando como resultado un arco iris, pero... ¿por qué?.

Pues la respuesta ha sido más difícil de encontrar de lo que podría parecer y de paso no la he entendido del todo, así que la dejo para otro día en el que mi cerebro no esté echado a perder, lo que sí que me ha parecido genial es la figura de uno de los físicos que ayudó a explicar este efecto, junto a otros muchos.

Resulta que los físicos tienen esa manía de tratar las cosas en diferentes escalas, de sobra sabemos el tratamiento partícula/energía del fotón de luz, demostrado por Newton, pero es que a un tamaño menor la luz ya no es ni eso... es sólo radiación.

¿Cómo interactúa a luz con otros objetos? ¿Por qué en un cristal se refleja parcialmente? ¿Por qué lo hace casi totalmente en un espejo?... si te pones a pensar en los diferentes comportamientos de la luz te puede dar un aneurisma así que recomiendo una revisión médica y ponerte en paz con $deity antes de afrontar semejante ejercicio intelectual. Baste decir que la teoría que pretende explicar todas estas interacciones se denomina "Quantum Electro-Dynamics" o QED.

Ahí entra Rychard Feynman, que entre otras cosas ganó el Nobel de física en el 65 por contribuir a explicar la teoría QED, creó los diagramas Feynman, ayudó en el proyecto Manhatan (calculando la magnitud de una explosión nuclear), explicó la explosión del Challenger en el 86... y tocaba los bongos en clubs de striptease (ahí queda eso).

Rychard, por si no os lo figurabais con el dato de los bongos, era un tipo inquieto y que detestaba aburrirse, así que se negó a llevar gafas de seguridad en la primera prueba de la bomba atómica y si se aburría en la base secreta de Los Alamos (donde se desarrollaba el proyecto Manhatan) se dedicaba a dejar notas en los despachos de sus compañeros (ya sabeis, gente sencilla como Bohr o Einstein) que les hacían pensar que su investigación podría haber sido robada por espías... lo que le supuso ser arrestad en alguna ocasión (ya ves tu que tontería).

Volviendo a la ciencia, Feynman se metió de cabeza con la teoría QED tras el proyecto Manhatan y es que esta teoría traía y aún trae de cabeza a los físicos, porque tiene el potencial de explicarlo TODO lo que ocurre en el mundo natural desde los colores, a la textura pasando por la temperatura o el sonido. El problema eran las matemáticas. Explicar la magnitud del problema es complicado y voy a intentar simplificarlo para que todos sepamos de qué hablamos.

La teoría dice que todo lo que ocurre con la luz puede deberse al intercambio de partículas virtuales entre electrones (en este caso fotones). De esta forma cuando un electrón impacta con un cristal existe la probabilidad de que cambie de dirección... de que desplace otro electrón... de que intercambie un fotón con un electrón cercano... y estas probabilidades si lo pensáis bien se vuelven brutalmente enormes en cuanto consideras que el cristal puede ser cualquier superficie, de cualquier material, sólido, líquido, plasma... Para terminar de hacer el puzzle interesante resulta que los fotones (como partículas virtuales que son) no existen tal cual, sino que adquieren masa a través de la energía, existen, hacen lo que tienen que hacer y con un silencioso y al tiempo estruendoso POP desaparecen. La cosa se pone increíblemente compleja ¿verdad?.

Feynman, que además era un excelente divulgador científico, explicó este problema probabilístico mediante un ejemplo bastante ilustrativo. Todos podemos calcular posibles movimientos en un tablero de damas... pero ¿y si el tablero es diez, cien o un millón de veces más grande?. La cosa se complica enormemente y ese es el problema con los electrones, fotones y un número increíble de partículas subatómicas que participan en esta interacción con la luz.

Así que el problema está servido. La teoría QED estaba estancada porque las matemáticas necesarias para hacerla avanzar eran TAN increíblemente complicadas y enrevesadas que era una autentica tortura ir incluyendo los factores que tomaban en cuenta todas estas probabilidades. Cuando matemáticos y físicos se ponían con estas matemáticas y añadían factores el resultado era... el INFINITO. Cada electrón podía desviarse en infinitas direcciones, en infinitos estados de energía, con una masa imposible de conocer... era el caos total y además sabían que no era cierto porque fuera del nivel cuántico sí que somos capaces de predecir cómo se comporta la luz.

¡Y ahí es donde entran los diagramas Feynman! En 1988 fue a un congreso de física en Pensilvania y dibujó un gráfico que ilustra la desviación de dos electrones que intercambian un fotón, le añadió las matemáticas que explican el proceso y de golpe todo tenía sentido. Un sencillo diagrama explicaba de forma clara y muy precisa lo que hubiera requerido de unas matemáticas horriblemente complicadas y enrevesadas. Había inventado una nueva forma de representación matemática que hoy en día es la más usada en el cálculo de rutas de partículas en física quántica.

Y es que cuando eres capaz de simplificar de esta forma las matemáticas más complejas del siglo, manteniendo su precisión y ayudando a desenredar la teoría QED... pues te dan un Nobel en física.

Este gran hombre estaba metido en todo... ordenadores quánticos, nano tecnología... pero es que además era curioso y un gran divulgador. En una ocasión dio una charla titulada (textualmente) "Me lo voy a pasar genial contándoos esta absurdez porque me parece encantadora ". Él mismo admitió haber trabajado en sus matemáticas en clubs de striptease, además de tocar los bongos en estos sitios como ya os he dicho... vamos, un fuera de serie.

Como curiosidad os diré que se pasó años negociando con el gobierno soviético para que le dejara acceder a Tuva, porque quería aprender el canto usando la garganta (propio de la región y de donde creo que sacaron la idea del canto de Sheldom en "The Big Bang Theory" os dejo un conciertazo por si os queréis imbuir de la técnica http://www.youtube.com/watch?v=i0djHJBAP3U). Desafortunadamente el permiso para viajar a Tuva llegó el día después de que muriera en 1988 de cancer (le diagnosticaron dos tipos diferentes). Una cita suya decía "Odiaría morir dos veces, sería TAN aburrido".

Si me lío con sus anécdotas privadas no acabaré... hizo encargos como pintor en prostíbulos... en una clase, cuando estudiaba, tenía que hacer un trabajo sobre un artículo que versaba sobre impulsos nerviosos y cuyo experimento se había realizado en gatos, desconociendo la fisionomía de estos animales se dirigió a una bibliotecaria y le digo literalmente "¿Tiene un mapa del gato?"... en fin, era un personaje singular con una vida interesante y que os recomiendo que indaguéis porque aprenderéis física y de paso veréis un autentico espíritu libre en acción.

Espero que os haya interesado y supongo que volveré.