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Se muestran los artículos pertenecientes a Septiembre de 2005.
Sé que no tengo derecho a reclamación. Blogia no me pide un duro y me aloja el blog desde hace más de dos años. Comprendo perfectamente que es inevitable algo de publicidad, y si sirve para que el proyecto Blogia sea menos oneroso, o incluso rentable, me alegro. (Gracias Luis MIguel por el aviso)01/09/2005
Raíces cuadrada y cúbica a mano (y 2)
3.RAIZ CUBICA
3.1. Raíz de 17580
El método a seguir es análogo al que empleamos con la raíz cuadrada.
¿Cuántos dígitos tiene la raíz cúbica de 17580? Como 103=1000 y 1003 = 1000000, deducimos que son dos:
(10a+b)3 + r = 1000a3 + 300a2b + 30ab2 + b3 + r
Vemos que 17580 es aproximadamente 10003, esto es, a3 es aproximadamente 17, con lo que a vale 2.
Restando el valor de 1000 a3, nos queda
9580=300a2b + 30ab2 + b3 + r
Para estimar el valor de b, dividimos entre 300a2: 
obteniendo b=7.
Probamos este valor de b:
9580=300·22·7 + 30·2·72 + 73 + r = 11683 + r
que no sirve, por lo que pasamos a b=6:
9580=300·22·6 + 30·2·62 + 63 + r = 9576 + r
¡Conseguido!:
17580=263 + 4
Expresándolo de forma compacta, se ve así: 
En conclusión:
La raíz cúbica se calcula de forma similar a la cuadrada, pero separando los dígitos del radicando en grupos de tres cifras.FIREFOX
Más del 25 % de los lectores de Tio Petros utiliza Firefox como navegador.
¿A qué esperais el resto?
A mi me costó decidirme, pero realmente no hay color.05/09/2005
Albert Einstein Annus mirabilis 2005 en Donostia
Hoy se inaugura a las seis de la tarde el congreso Albert Einstein Annus Mirabilis 2005 en Donostia, en el Palacio de Congresos y Auditorio Kursaal; enmarcado por un entorno bellísimo proporcionado por la playa de la Zurriola y los cubos de Moneo.
El Donostia International Physics Center organiza el evento.
A priori parece ser un acontecimiento de gran envergadura, tanto por la calidad de los ponentes y por el prestigio de la organización convocante como por el temario a tratar.
Según figura en la publicidad del congreso:
"La Fundación Donostia International Physics Center (DIPC), se suma, en el Año Mundial de la Física, a las conmemoraciones del centenario del Annus Mirabilis de Albert Einstein.
Este año es el centenario de un año asombroso para la ciencia universal: 1905. Un año en el que un desconocido funcionario de patentes en Berna, publicó cinco trabajos que cambiarían el curso de la física, de la ciencia, y de la humanidad. La conmemoración del Annus Mirabilis de Einstein resalta la importancia de la ciencia como motor del conocimiento y catalizador del desarrollo tecnológico y socioeconómico.
La figura de Einstein representa además un excelente ejemplo para las nuevas generaciones. Su creatividad e intuición le guiaron en su sueño de entender el Universo de otra manera.
Los investigadores invitados son parte de la elite mundial. Los actos programados incluirán conferencias plenarias y temáticas, así como exposiciones para presentar la figura de Einstein a los niños y jóvenes."
El programa para hoy es:
Sala de Cámara. Centro Kursaal.
18:00 Inauguración Oficial.
18:30 Conferencia inaugural C. Cohen-Tannoudji . Condensados Bose-Einstein una nueva forma de materia.
19:30 Concierto de Cámara.
Piezas favoritas de Einstein.
21:00 Cóctel de Bienvenida en el Foyer del Auditorio-Centro Kursaal Elkargunea.
Para mañana el plan es:
9:30 A. Galindo Einstein y el Tiempo.
10:30 R. Rebolo Origen y evolución del universo: el reto de la cosmología
11:30 Pausa-Café.
12:00 A. A. Lucas Einstein y los fenómenos de difusión que cambiaron el curso de las relaciones Humanas.
13:00 F. Flores Materia y Forma.
14:00 Fin de sesión.
18:00 H. Rohrer Lo nano es diferente.
19:00 J. M. Lehn Pasos hacia la materia compleja: información , autoensamblaje y adaptación en sistemas químicos.
20:00 D. Herschbach Movimiento browniano y los motores moleculares.
21:00 Fin de Sesión.
EL miércoles:
9:30 A. Zeilinger Teoría de la información quántica: Retos y perspectivas
10:30 I. Cirac. Teoría de la información quántica: Retos y perspectivas
11:30 Pausa-Café.
12:00 F. J. Yndurain. Relatividad, fotones y partículas
13:00 Fin de Sesión.
.
18:00 S. Glashow ¿Qué es una teoría unficada?
19:00 A. Hewish Física de los pulsares y ensayos de Einstein.
20:00 C. M. Will ¿Tenía razón Einstein?
21:00 Fin de Sesión.
y el jueves y último día:
9:30 P. Pascual. Einstein y los cuantos de luz.
10:30 C. M. Will. La confrontación entre relatividad general y experimento.
11:30 Pausa-Café.
12:00 J.M. Sanchez Ron. Einstein y la filosofía en el siglo XX.
13:00 Fin de sesión.
18:00 G. Holton Einstein: Quién pensó que era y porqué aún sigue vivo hoy en día.
19:00 A. I. Miller Einstein, Picasso: espacio, tiempo y la belleza que causa estragos.
20:00 J. Stachel El gran sueño de Einstein: Una física independiente.
21:00 Clausura.
La página oficial de congreso es ésta.
El que esto escribe ha reservado esta semana para asistir, de modo que si tengo tiempo iré contando qué ha pasado allí, y de qué se ha hablado.Einstein: annus mirabilis , jornada 1
El congreso Einstein, annus mirabilis 2005 no podía haber empezado mejor. Lleno hasta la bandera, la ceremonia de inauguración corrió a cargo del profesor Alberto Galindo, presidente del congreso, el profesor Pedro Miguel Echenique, presidente del Donostia International Physics Center, y el lehendakari Ibarretxe.
Echenique ha hablado del encantamiento jónico , la sensación de maravilla ante la revelación de que el universo es regular, cognoscible y accesible al estudio. De esta sensación de maravilla nacerá la ciencia, y de ella la aventura en pos del conocimiento que el hombre ha recorrido desde el inicio de los tiempos.
Tras los agradecimientos de rigor por la colaboración con el congreso, ha cedido la palabra al profesor Galindo, quien ha aprovechado la ocasión para reivindicar un mayor acercamiento del la física a la sociedad. Ha comentado la necesidad de efectuar un aldabonazo a la conciencia social para que se acabe el abandono en el que está sumido el panorama científico en España. Ha glosado la figura de Albert Einstein, destacando su compromiso social pacifista, recordando también su sionismo compatible con una genuina preocupación por el destino de los árabes de palestina y ha dado unas pinceladas de Einstein como hombre y como científico.
El lehendakari ha dado un discurso políticamente correcto, hablando de la importancia de la ciencia como fuerza transformadora del mundo, no exenta de riesgos y como ayuda para afrontar peligros antes de que el desastre sea inminente, en clara referncia al huracán Katrina. También ha hecho un llamamiento a la juventud a seguir el ejemplo de Albert Einstein como un apasionado por responder preguntas y a cultivar la ciencia.
La primera charla "seria" del congreso ha venido de la mano del premio nobel de física Claude Cohen Tannoudji sobre los condensados de Bose- Einstein.
De una forma sencillísima ha introducido el tema de manera clara y comprensible: un condensado de Bose - Einstein es una agrupación de átomos en el mismo estado cuántico.
Esto se consigue enfriando una muestra hasta temperaturas del orden de nanoKelvins: según se enfrían los átomos se reduce su velocidad, y con ello la frecuencia de la onda de De Broglie asociada. Por tanto aumenta la longitud de onda de De Broglie . Existe una temperatura crítica a partir de la cual la longitud de onda es comparable con la distancia media entre átomos, esto hace que todas las partículas del condensado queden dentro de una misma onda: tenemos una onda gigante de materia .
Ha realizado un repaso somero de las técnicas de enfriamiento y atrapamiento de átomos desde gradientes magnéticos hasta gradientes de intensidad mediante laser, pasando por la refrigeración por láser mediante efecto Doppler, en el que el propio efecto Doppler generado por el movimiento de un átomo entre dos haces láser de igual intensidad y frecuencia enfrentados genera una fuerza que se opone al movimiento inicial de dicho átomo, provocando por ello un frenado y enfriamiento.
Ha hecho una descripción rapidísima de las diferencias de comportamiento de bosones y fermiones, en virtud del principio de explusión de Pauli, de aplicación tan sólo en fermiones. Por lo tanto son los bosones los que pueden agregarse en estados cuánticos idénticos y no los fermiones. Dado que la diferencia entre ambos es en el fondo la paridad o imparidad de electrones, protones y neutrones, resulta que un par de fermiones se puede comportar como un bosón, como en el caso de los pares de Cooper de gran importancia en superconductividad.
Terminó su charla afirmando que los trabajos de Einstein fueron la piedra angular sobre la que descansa todo el edificio de los condensados de Bose - Einstein.
Tras la charla, un concierto de las piezas preferidas de Albet Einstein: una sonata para dos pianos en Re mayor y un quinteto de cuerda en Sol Menor.
Luego un cóctel en el que me he tomado dos copas de Cava con Félix Ares, director del Kutxaespacio de la Ciencia y amigo.
¿Se puede pedir más?06/09/2005
Einstein, annus mirabilis. Jornada 2 (1)
PRIMERA INTERVENCION: ALBERTO GALINDO. EINSTEIN Y EL TIEMPO 
Comienza el profesor Galindo su exposición por las definiciones del tiempo en la antigua Grecia: Platón, Aristóteles, siguiendo por Agustín de Hipona, y las versiones modernas, entre las que destacan la de Feynman:
Tiempo es lo que ocurre cuando nada más ocurre
y de un graffiti de unos lavabos:
Tiempo es el modo que tiene la naturaleza de evitar que todas las cosas ocurran a la vez
Chascarrillos aparte, el profesor Galindo expone magistralmente los métodos utilizados para medir el paso del tiempo, desde las clepsidras griegas , pasando por los relojes de sol (basados en las regularidades celestes), los relojes mecánicos decimonónicos y los actuales relojes atómicos de cesio. Las precisiones actuales son del orden de 2·10 -15 , lo que supone un segundo en 30 millones de años.
Se prevén para un futuo cercano precisiones de tres órdenes de magnitud mayores, del orden de 10 -18 .
Las aplicaciones prácticas inmediatas de todo esto son por ejemplo los nuevos sistemas de GPS, con sensibilidades del orden del centímetro en la localización geográfica. Otra aplicación es una sensibilidad suficiente para dilucidar si las llamadas constantes universales son efectivamente constantes, o varían en el tiempo.
Tras esto, el profesor Galindo pasa a explicar el cambi que supone la relatividad en la visión del tiempo, al derrumbar la posibilidad de un sistema provilegiado y único, y tener tantas referencias como posibles sistemas inerciales.
Efectúa un repaso de las transformaciones de Lorentz- Poincaré, con la explicación de la demostración empírica de la validez de las mismas en experimentos realizados en 2001 y 2002 a un nivel de certidumbre de 10 -15 .
Explica en concepto de la simultaneidad, que se va al carajo con las transformaciones relativistas mediante el ejemplo socorrido del cohete con dos personas lanzando rayos en direcciones opuestas. Todo muy sencillo y fácil de entender, hasta por quien esto escribe. La dilatación temporal debido al movimiento es explicada con igual claridad mediante relojes consistentes en fotones que rebotan entre espejos paralelos. En un caso en reposo respecto al observador y en otro en un sistema incercial pero en movimiento respecto al observador. Se demuestra elementalmente que hey una dilatación temporal con la única exigencia de considerar constante la velocidad de la luz.
ASimismo se demuestra la invarianza de la cantidad
(ds)2=c2(dt)2 - (dx0)2, invariante que llevará a Minkowsky a plantear su formulación cuatridimensional, poco grata a Einstein en sus comienzos.
Explica la paradoja de los gemelos con la maestría de un gran divulgador, explicando la verdadera esencia de la misma: el retroceso y vuelta atrás del viajero; situación no inercial por la que diferenciamos al gemelo que inició el viaje del que no se movió de la superficie terrestre.
Respecto a la dilatación temporal, explica la llegada de los muones de la alta atmósfera al suelo, llegada que no debiera producirse dada su vida media en reposo y la zona de la alta atmósfera en la que se producen, llegando a la sorprendente conclusi´n de que, quizás, la historia de la vida en la tierra dependa de tal eventualidad, al ser tales muones producidos por los rayos cósmicos los posibles responsables de innumerables mutaciones en la historia de la vida en el tierra.
SObre la reliatividad general,destaco dos frases mencionadas por el profesor Galindo, como resumen:
La materia dice al espacio cómo debe curvarse, y el espacio dice a la materia cómo debe moverse
Se menciona la dilatación gravitacional del tiempo, fenómeno que produce que los relojes avancen más lentos en campos gravitatorios más intensos. De ahí que a mayor altura el reloj va más rápido.
Los GPS deben tener en cuenta estas consideraciones: por un lado, el tiempo sufre una dilataciión debido a la velocidad del satélite, y por otro lado una contracción por estar en un campo gravitatorio más débil. Hablamos de -7 y +45 microsegundos por día, suficiente para dar al traste al sistema GPS si no se hicieran las correspondientes correcciones.
Termina su exposición con las ideas de Gödel sobre la estructura del espacio-tiempo, y con las violaciones de la causalidad que supondría velocidades superiores a la luz o la existencia de curvas del género tiempo cerradas, enunciando lo que se denominan teoremas de protección de la cronología Einstein, annus mirabilis. Jornada 2 (2)
ORIGEN Y EVOLUCION DEL UNIVERSO
Comienza la charla sobre un repaso del universo inmediato que observamos: el sistema solar, en el que cada planeta lleva una velocidad de órbita que depende inversamente de la raíz de la distancia al sol. (velocidad lineal).
La teoría newtoniana da cuenta del citado resultado a la perfección. Sin embargo, el gradiente rotacional observado en galaxias precicen la existencia de una materia oscura que no detectamos por método alguno. Asimismo, el movimiento de las galaxias en los cúmulos lleva a la misma conclusión.
Se explica la ley de HUbble que relaciona la recesión de las galaxias en función lineal de su distancia al observador y se pasa al modelo estándar del Universo, basado en principios de homogeneidad e isotropía, que llevan al denominado modelo de Friedman, con la métrica de Robertson-Walker. Se introduce la constante cosmológica y si se le da el valor de cero se llega a las soluciones conocidas como Universos de Einstein- De-Sitter.
Los modelos de evolución del universo tiene como condición inicial R0=0, lo que coincide con el Big Bang.
Se hace un repaso a las etapas del universo con especial mención a las etapa inflacionaria (t=10-35 s. El modelo inflacionario explica bien la geometría euclídea del universo observable (curvatura global nula), la reliación entre protones y neutrones observada, la razón de hidrógeno a deuterio y la cantidad de Litio obtenida por la nucleosíntesis primitiva, por lo que se considera una teoría asentada.
Se habla del fondo de radiación de microondas, de las anisotropìas observadas, del experimento del satélite COBE
para concluir con la realidad de que la materia oscura es la responsable del 70% del universo, y que no sabemos de qué está constituida.
La energía oscura, responsable de una constante cosmológica debida a la energía del vacío parece ser la responsable de que actualmente no sólo se esté expandiendo el universo, sino que lo haga aceleradamente.
Pido perdón por lo telegráfico de las notas y por los seguros errores que se habrán deslizados: era o esto o nada...Einstein, annus mirabilis. Jornada 2 (3)
EINSTEIN Y LOS FENÓMENOS DE DIFUSIÓN QUE CAMBIARON EL CURSO DE LAS RELACIONES HUMANAS
Esta charla ha sido completamente sorprendente. Se trata de un repaso a la ecuación de difusión, aplicable a temas tan alejados como la difusión de azucar en un vaso de agua o un pulso electromagnético a lo largo de un conductor eléctrico.
La charla glosa el poder de unos garabatos escritos sobre una pizarra, y su capacidad para transformar el mundo.
Comienzo con una reflexión del matematico Stanislaw Ulam en su libro "Aventuras de un matemático" al respecto.
Tres temas tratados con el mismo principio conceptual:
1.- La difusión de pulsos en las primeras comunicaciones globales, estudiadas por Thompson y Heaviside.
2.- Los secretos de la vida
En este apartado se estudia la ecuación de difusión del calor aplicada a la esfera terrestre, estudio que dió como resultado una edad terrestre de 100 millones de años partiendo de una temperatura inicial de 3.900 grados (roca fundida) para explicar las características actuales del planeta, lo cual supuso un gran disgusto para Darwin debido a que necesitaba más tiempo para explicar el desarrollo de la vida.
Efectivamente, Darwin necesitaba varios miles de millones de años para llegar a la explosión del cámbrico. Modelos posteriores que incorporaban una litosfera de características refractarias, y sobre todo la existencia de fuentes de calor (radiactividad), volvieron a llevar las cosas a su cauce.
Llegamos a Eisntein, quien mediante aplicaciones geniales de la ecuación de difusión llega a determinar el tamaño de los átomos mediante un experimento mental consistente en llegar a una solución gaussiana (una curva normal) para la expresión del número de partículas en función del tiempo y la distancia en el seno de un líquido. Obtiene valores de 0,6 nanómetros.
3.- Los secretos de la muerte: la bomba atómica.
Un repaso por las ecuaciones de difusión de los neutrones en el seno del Uranio en una reacción en cadena, que dió paso a la bomba. Explicación de los trabajos de Frisch y Peierls en 1940 que llevaron al convencimiento de que la bomba era posible, y que era necesaria una bola de uranio 235 de un tamaño crítico, y por lo tanto de una masa crítica para comenzar la reacción.
Termina la charla con una disquisición filosófica que hemos tenido varias veces en este blog: ¿Porqué la matemática es tan importante para explicar el mundo?Einstein, annus mirabilis. Jornada 2 (4)
Materia y forma en Einstein
Interesantísima charla sobre física de sólidos a la luz einsteniana.
Se repasa en avance de la física y la química en el siglo XIX, que no llega a aceptar la realidad de los átomos más que a nivel de constructo humano para explicar los observables hasta los trabajos de van't Hoff sobre isomerías orgánicas.
Paralelamente en la física ocurre algo parecido. Ostwald y Mach, incluso a finales del siglo no entienden que se pueda compaginar la existencia de átomos discretos con la de procesos irreversibles. Pareciera que dotando de movimientos inversos a los diversos átomos siempre podríamos llegar a las situaciones de partida, por lo que no debieran existir procesos irreversibles.
Entra Einstein en escena en 1.905 redescubriendo cosas por falta de información, o por su falta de contacto con la literatura científica del momento (!)
Su tesis de doctorado de 1.905 trata de determinar el número de Avogadro y el tamaño de las moléculas partiendo del estudio de la disolución del azucar en agua.
Obtiene valores de 4.1023 para dicho número y de 10 A. para el tamaño molecular de la glucosa disuelta.
Se explica someramente el estudio del coeficiente de difusión y se relación con la ecuación de difusión mediante procesos markovianos, llegando al resultado de que el desplazamiento de ls moléculas (valor cuadrático medio) depende linealmente de dicho coeficiente, y obteniendo valores del orden de la micra por segundo.
Efecto fotoeléctrico.
Se hace un repaso de los motivos que obligaron a Einstein en 1905 a aceptar la existencia de cuantos de luz: la similitud entre las ecuaciones de variación de entropía de radiación y la variación de entropía por cambio de volumen en gases, lo que lleva a que la radiación se comporta como cuantos de energía, cuya energía depende de la frecuencia de radiación. (linealmetne, claro).
Esto intruduce la dualidad onda-corpúsculo en la física, que no nos ha abandonado hasta hoy.
Se sigue glosando los trabajos en Einstein sobre el calor específico de los sólidos en función de la temperatura a partir de la consideración de los átomos como osciladores armónicos en tres ejes ortogonales.
El final de la charla no puede ser más interesante: las aplicaciones en nanotecnología de todo lo anterior, especialmente la construcción de nanocircuitos para futuros ordenadores; nanotubos de carbonos, contactos metálicos monoatómicos, y la importancia creciente de las simulaciones de ordenador para saber qué pasa al nivel del nanómetro.
Se presenta la simulación de un contacto de aluminio con 45 átomos, de los que sólo 12 forman el puente del contacto, viendose que el modelo predice que los cambios de conductancia pasa por cambios bruscos dentro de otros momentos en los que la conductancia permanece constante. Todo muy diferente a lo que sucede a escala macroscópica.
En suma: lo nano es diferente, como reza otra de las charlas próximas.
Se termina con una predicción: el siglo XIX fué de la química, el XX de la física y la biología. EL XXI será de un amalgama entre la nanotecnología con la física, la biología y la química, produciendo dispositivos inteligentes nanométricos de cuyo alcance aún nada podemos saber, sino conjeturar.
Nota. Es evidente que no podré seguir a este ritmo, y las demás charlas tendrán que ser simples extractos. SI podeis leer esto es gracias a la paciencia de mi esposa, que prescinde de mi durante estos cuatro días.
Una vez más, pido perdón por las incorrecciones y apresuramientos.Einstein, annus mirabilis. Jornada 2 (5)
ARTHUR I. MILLER (University College, Londres)
Imperio de las estrellas obsesión y traición en la búsqueda de los agujeros negros
El profesor Miller lo es de Historia y Filosofía de la Ciencia. Presenta un episodio de la investigación teórica de la dinámica estelar: una confrontación que transgrediendo los límites de la lucha científica se interna en la lucha personal de dos titanes de la astrofísica: el hindú Subrahmanyan Chandrasekhar y el británico Sir Arthur Eddington.
El caballo de batalla es la siguiente pregunta: ¿Qué ocurre cuando una estrella agota su combustible nuclear? Eddington en con libro "La constitución de las estrellas" es una autoridad mundial en la materia, consolidada de manera clara y rotunda.
La idea de Eddington, formuladad por Ralph Fowler es que el principio de exclusión de Pauli establece un límite para la contracción estelar, debido a que los fermiones no pueden convivir en el mismo estado cuántico, lo que genera una presión de degeneración que se opone a la presión de implosión en la dinámica estelar.
La idea de Chandrasekhar será contraria: esto vale para una enana blanca hasta cierta masa, a partir de la cual (límite de Chandrasekhar, equivalente a 1,44 masas solares) la implosión continúa generando un agujero negro.
Chandrasekhar se dió cuenta de que las soluciones de Fowler y Addington no tenían en cuenta correctamente la relatividad general.
La estrategia de Eddington es la sigiente: conquistar la amistad de Chandrasekhar una vez éste está en Londres, presentarlo a la sociedad científica londinense para que exponga sus teorías y dar él una charla inmediatamente después desacreditándolo de forma inmisericorde.
Debido a esta orquestación, hasta 1,960 se pensó que una estrella nunca podía pasar el límite de Chandrasekhar , que se convertía así en una entelequia sin sentido.
Dado que posteriormente Kuiper presentará datos que avalan las soluciones de Chandrasekhar, Eddington va siendo arrinconado paulatinamente.
Chandrasekhar sobrevive a Eddington obteniendo el nobel de física en 1.983 en reconocimiento a su trabajo. Eddington había muerto 39 años antes, dejando tras de sí un legado también importantísimo de buen hacer científico a pesar de este affaire que demuestra que la ciencia es una actividad humana sometida a las pulsiones humanas.Einstein, annus mirabilis. Jornada 2 (6)
HEINRICH ROHRER.
Premio nobel 1.986 por la creación del primer microscopio electrónico de efecto túnel, instrumento muy importante para el estudio de la estructura de superficies, ya que permite apreciar detalles a nivel atómico.
LO NANO ES DIFERENTE
Comienza la charla con un centrado en las escalas a las que se puede investigar en ciencia. La escala de lo humano, del orden del metro, está curiosamente a medio camino entre lo muy grande y lo muy pequeño. La nanotectonogía y la nanociencia se ocupan de lo que ocurre en la escala del nanómetro, 10 -9 metros.
El número de transistores que producimos actualmente es de tal magnitud que no tendría sentido sin una miniaturización creciente que abandonando el terreno de lo micro se adentra ya en lo nano.
Las claves de esta revolución, son:
1.- El bajo consumo de energía por elemento electrónico. Hoy se consume una trillonésima parte por operación lógica que cuando se usaban válvulas.
2.- La escalabilidad. Se trata de los mismos componentes , con los mismos materiales que efectúan las mismas funciones. Es la escala lo que cambia.
También se puede analizar la revolución nanométrica de abajo arriba. En la naturaleza todo proviene de la escala nanométrica, que se encuentra entre las propiedades de la materia condensada y las propias propiedades moleculares de los materiales implicados.
Sin embargo, el cambio conceptual al pasar a lo nano es drástico. En lo macro y en lo micro la naturaleza es contínua; en lo nano es discreta. Esto hace que el futuro nanotecnológico sea digital a todos los niveles.
Seguidamente presenta el profesor Rohrer lo que denomina el problema clave de la nanotecnología: el estudio del transporte de electrones a través de barreras ultrafinas de aislante (espesores del orden de 20 nm). Explica someramente el efecto túnel, paso de electrones entre dos electrodos a través de una unión consistente en un aislante ultradelgado; presentando como principal problema de una unión de este tipo la inhomogeneidad del aislante, ya que a estas escalas las imperfecciones del grosor del aislante son comparables al propio grosor del mismo. Solución: no poner nada entre ambas superficies. De estas ideas nacerá el microscopio de efecto túnel, en el que una de las superficies se transforma en una finísima aguja que "lee" sobre la otra superficie; de esta manera será posible visualizar átomos aislados, e incluso manipularlos.
Como aplicaciones inmediatas, el almacenamiento de información a nivel atómico. Presenta una diapositiva en la que aparece "Happy birthday, Mr. Rohrer" escrito entre los muescas contiguas de un CD. Habla de densidades futuras de almacenamiento de datos del orden de 1 Terabyte por cm2.
Un oyente le pregunta por la posibilidad futura de almacenar información en volúmenes y no en superficies, lo que contesta negativamente por consideraciones de consumo energético. La disipación de calor en un dispositivo de tal índole lo haría estallar en mil pedazos.
Por cierto, en la biografía de este científico hay un último dato sorprendente:
"Rohrer dejó IBM en 1997 para dedicarse por entero a su familia". De ahí que en el currículum presentado en el congreso no figure actividad actual...07/09/2005
Einstein, annus mirabilis. Jornada 2 (7)
Jean Marie Lehn Premio nobel 1987 por sus estudios sobre las bases moleculares del reconocimiento celular.
Pasos hacia la materia compleja: información, auto-organización y adaptación en sistemas químicos
Esta ha sido una charla para mi sorprendente. Es la primera vez que oigo hablar de adaptación prebiótica. La charla parte de la intrigante y terrible pregunta siguiente:
¿Cómo es posible que la materia y la energía generadas en el Big Bang, con las leyes de la relatividad general y las demás leyes físicas pueda haber ganado en complejidad hasta generar un organismo pensante capaz de idean precisamente la relatividad general?( en alusión al organismo que conocemos como Albert Einstein)
La respuesta pasa por comprender que la materia evoluciona bajo "presión de información"; la propia estructura de la materia tiene las pripiedades necesarias para su autoorganización, y a todos los niveles: la autoorganización se revela como un imperativo cósmico.
A nivel cosmológico existe autoorganización en los grandes conglomerados de materia bajo influjos de la gravedad.
Al nivel inferior es bajo el influjo electromagnético que se autoorganiza la materia en atomos, moleculas y agregados moleculares.
De las moléculas a la química celular el estudio de la química tridimensional ha revelado que las bases de reconocimiento entre células, entre células y virus o entre células y anticuerpos son bases químicas en las que moléculas superficiales reconocen sus dianas mediante mecanismos explicables con la analogía de la llave y la cerradura: es la propia configuración tridimensional de las moléculas la que hace el trabajo.
Se hace un repaso a la eficacia del ADN como almacén de información, y se afirma que este sistema de reconocimiento llave - cerradura parece implicar un prediseño, pero nada hay más lejos de la realidad: se trata de sistemas autoorganizativos.
Pone como ejemplo la estructura del virus del tabaco. Su envoltura está formada por un tubo hueco que contiene el ARN en su interior. El tubo está formado por ladrillos idénticos que se van agregando en espiral formando así el tubo. El concepto importante es que es la propia superficie del ladrillo individual el que dicta la unión de cada ladrillo con el siguiente. La pauta helicoidal que forma el tubo hueco del virus surge espontáneamente de dichas uniones sin necesidad de ningún diseño añadido.
En nanotecnología el autoensamblado de este tipo evitaría las dificilísimas tareas de ensamblado, consiguiéndose por autoorganización la construcción macromolecular deseada.
Por medio de la autoorganización los conceptos cambian. Concretamente, en lugar de
fabricación hablaremos de autoensamblado , en lugar de reparación hablaremos de autoreparación , en lugar de direccionamiento hablaremos de autoconexión y en lugar de manipulación hablaremos de adaptación
Efectivamente, según el ponente se puede hablar de selección y de adaptación prebiótica (o abiótica?) la autoorganización a nivel químico.
Esto da otra pista de la posible forma de fabricación de dispositivos nanotecnológicos en sistemas de tipo llave-cerradura. En lugar de fabricar la llave que necesitamos, fabricamos aleatoriamente un número ingente de posibles llaves, con un mecanismo que amplifique la producción de la configuración concreta que habra la cerradura. Genramos variabilidad para que hata selección. Estamos en terreno de la Química constitucional dinámica.
En una charla anterior se ha dicho que la química era la ciencia del siglo XIX, la física y la biología del XX y la nanotecnología la del XXI. El profesor apunta que según su opinión la química será la ciencia del siglo XXV.
Acaba con la frase de David Hilbert: "Wir müssen wissen, wir werden wissen"
Debemos saber, sabremos.Einstein, annus mirabilis. Jornada 3 (1)
Ponente: ANTON ZEILINGER Universidad de Viena
Einstein y el mundo cuántico en la actualidad
El profesor Zeilinger, miembro de Austrian Academy of Sciences, es especialista en teletransportación cuántica.
La charla comienza con un repaso por los papers publicados por Einstein, en los que aparecen los gérmenes de lo que posteriormente sería la teoría mecanocuántica. En 1.905, su annus mirabilis; publica "Uber eine die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffende heuristischen Gesichtspunkt" , terrible título con una traducción un poco más tranquilizadora: Sobre la producción y la transformación de la luz desde un punto de vista heurístico .
Ya en 1.909 escribe a Max Born una carta en la que figura su conocidísima y socorrida frase de no creo que Dios juege a los dados
Bohr contestaría a Einstein años después: deja ya de decir al Señor cómo debe dirigir el mundo
Zielinger se centra en su charla en un aspecto básico de la mecánica cuántica: la superposición de estados cuánticos. Un simple experimento de generación de fotones puede generar una ristra de números aleatorios con sólo medir el estado de spin de los sucesivos fotones que van surgiendo. Las ristras así obtenidas han sido consideradas como las mejores secuencias aleatorias jamás conseguidas, lo que prueba fehacientemente que el estado del spin de los fotones obtenidos es una superposición de dos estados posibles con la misma probabilidad. ANtes de la observación, en estado del fotón es una superposición de todos los estados posibles promediados con unos pesos complejos, de forma que el módulo de la suma de todos ellos está normalizado a la unidad. Cuando se efectúa la observación se produce lo que se llama el colapso de la función de onda, y observamos tan sólo uno de los posibles estados.
Mediante la paradoja EPR, Einstein Podolsky y Rosen plantearon un experimento muy especial: el experimento planteado por EPR consiste en dos partículas que interactuaron en el pasado y que quedan en un estado entrelazado. Dos observadores reciben cada una de las partículas. Si un observador mide el momento de una de ellas, sabe cual es el momento de la otra. Si mide la posición, gracias al entrelazamiento cuántico y al principio de incertidumbre puede saber la posición de la otra partícula en forma instantánea, lo que contradice el sentido común.
Los tres autores presentaron esta paradoja (que realmente no es tal) como una crítica a las no localidad de la mecánica cuántica.
Muy posteriormente, el Teorema de Bell demostrará que las teorías realistas locales no pueden dar cuenta de los efectos mecanocuánticos, dando al traste con la pretensión de encontrar tales teorías.
La utilización de la mecánica cuántica en teoría de la información parte de la idea de utilizar estados cuánticos como unidades de información, llamados qubits .
Una de las primeras aplicaciones de la información cuántica es la de dinero cuántico no copiable , idea propuesta por Stephen Wiesner ya en 1.970, que se basa en la impresión de bits cuánticos en los billetes. Dado que no se pueden clonar, sería imposible la duplicación.
Zeilinger efectúa un repaso a los cuatro apartados más importantes de las teorías de la información cuántica:
1.- Codificación densa cuántica.
De los 1000 átomos por bit de las mayores densidades de almaenamiento por métodos clásicos poderíamos pasaqr a 2 bits por fotón. El aumento es increíble.
2.- Criptografía cuántica.
Existe seguridad incondicional de claves en una transcripción cifrada si y solo si se dan tres condiciones
A: La clave es totalmente aleatoria, (no se usa dos veces la misma correspondencia entre carácter del mensaje y carácter que se transmite).
B: La longitud de la clave es igual a la longitud del mensaje
C: Esta clave se usa una sola vez.
Y aún así, existe un problema: la distribución de la clave a ambos extremos de forma segura. Aquí es donde entra de lleno la criptografía cuántica, que utiliza el entrelazamiento de fotones para llevar a ambos extremos del canal de comunicación dos mensajes aleatorios idénticos sin posibilidad de copia por un observador ajeno al canal. El proceso es así: Se crean dos fotones entrelazados por medio de una fuente EPR y se mandan a los extremos, donde se miden sus spines. Se pueden editar protocolos de polarización adecuados para evitar el espionaje.
El emisor hace una operación OR EXCLUSIVA (XOR) entre bit a bit entre cada bit del mensaje y cada bit generado por el procedimiento anterior. Se envía la mezcla y se decodifica a la llegadad con otra XOR. La primera imagen mandada por este procedimiento fué la Venus de Willendorf , que fué decodificada sin problemas.
3.- Teleportación cuántica.
La teleportación cuántica ha sido demostrada experimentalmente por el propio Zeilinger. Primeramente propuesta por Charles Bennet de la IBM (914-945-3118) y sus colegas, la teleportación cuántica le permite a los fisicos tomar un foton (o cualquier otra particula de escala cuántica, por ejemplo un atomo), y transferir sus propiedades a otro foton, aun si ambos fotones se encuentran en extremos opuestos de la galaxia. Hay que tener en cuenta, que este proceso transporta las propiedades de la particula a algun lugar remoto, pero no la particula misma.
Lo importante es que se trata de transportar información de un sistema cuántico de un punto A a un punto B sin medirlo previamente , proceso que produciría el colapso de su función de onda.
4.- Teleportación del entrelazamiento cuántico.
Aquí se trata de algo más difícil aún la cración de un par de fotones entrelazados a pesar de ser independientes en su creación (no provienen de la misma fuente EPR). e usará para la interconexión cuántica de ordenadores.
Para las transmisiones cuánticas no hay límite teórico de distancia, pero hay limitaciones prácticas, debido a que los estados cuánticos no se pueden amplificar. Por medios de fibra óptica el límite actual está en el orden de 100 Km, igual que en transmisiones aéreas. Por satélite, dado el cambio de medio la distancia se alarga a unos miles de Km.
Termina la charla el profesor Zeilinger hablando del chip QUANTIUM, entelequia no existente por supuesto y de las posibles bondades. Se muestra precavido ante la posibilidad de adivinar el futuro, comentando afirmaciones pretéritas fallidas estrepitosamente como la de la revista Popular mechanics , que en 1.949 afirmaba que los ordenadores del futuro pesarían sólo una tonelada y media.
Al final da la página web de su departamento, para más información: www.quantum.atEinstein, annus mirabilis. Jornada 3 (2)
IGNACIO CIRAC Instituto Max Plank de óptica cuántica, Garching
Teoría de la información cuántica. Retos y perspectivas
La charla del profesor Cirac se ha concebido como una continuación de la anterior del profesor Zeilinger. Justifica la presencia de su ponencia en el congreso sobre el annus mirabilis einsteniano explicando que la información cuántica se basa en dos aspectos de la mecánica cuántica que molestaban especialmente a Einstein:
1.- Ausencia de realismo (no existe un estado definido de la materia hasta que lo medimos.
2.- No localidad (medidas en lugares alejados afectan instantáneamente a estados cuánticos en otros lugares, en virtud de los entrelazamientos cuánticos.
No obstente, el Teorema de Bell asegura que con teorías locales realistas no se puede dar cuenta de los fenómenos explicados por la MC. Existe una fortísima evidencia experimental que avala estas afirmaciones.
Explica el profesor Cirac ciertos problemas que no tienen solución sencilla con la computación clásica, como la factorización de números grandes, la resolución de ecuaciones de Pell (ecuaciones de la forma x2 - py2 = 1; una ecuación cuadrática diofántica, o de coeficientes enteros) adquieren soluciones mucho más baratas computacionalmente con la computación cuántica.
Existen tres formas de trabajar en computación cuántica:
1.- Mediante puertas lógicas, o el análogo a las conocidas puertas lógicas, pero que operen con estados cuánticos o qubits en lugar de bits clásicos.
La puerta de Hadamard (Hadamard Gate), la Phase Shift o la puerta two-bits serían algunos de dichos componentes.
Estos elementos trabajan con estados cuánticos, transformándolos según ciertas reglas prefijadas
La construcción efectiva de dichos componentes se realiza mediante técnicas de trampas ópticas o magnéticas de iones. Actualmente se han conseguido trampas para 8 iones alineados. Se comenta la necesidad de hasta 100.000 iones para computar problemas de complejidad similar a la factorización de un núemro de 200 dígitos.
El profesor Cirac explica que el progreso en el atrapamiento de dichos iones es constante, pero no exponencial como en el caso de la tecnología clásica de ordandores (Ley de Moore), pero lo que no cabe ser demasiado optimista al respecto en plazos breves. Explica también que con trampas de unos 100 iones lograríamos capacidades de simluación semejantes a las actuales por procedimientos computacionales clásicos.
2.- Computadores basados en medidas.
La idea es extraña: Se usa la no localidad para efectuar la computación sin necesidad de puertas lógicas: escogiendo la manrea de hacer la medida del estado cuántico de una partícula podemos influir en el estado de otra partícula entrelazada en ella. Este proceso se puede desarrollar en cascada, siendo el estado de las últimas patículas del array el output computacional. (Como lo dijo lo cuento, sin entender demasiado en qué consiste...)08/09/2005
Einstein, annus mirabilis. Jornada 3 (3)
PONENTE: FRANCISCO JOSE YNDURAIN (Univ. autónoma de Madrid)
RELATIVIDAD, FOTONES Y PARTÍCULAS
Esta ponencia ha sido una absoluta gozada. El profesor Yndurain, con una presentación a base de transparencias, (sin PowerPoint!!!), y ayudado de un paraguas como puntero ha dado una charla magistral sobre la labor de Einstein a lo largo de toda su vida, y especialmente de cómo vivió el auge de la mecánica cuántica que él había ayudado a nacer mientras se dedicaba en vano a encontrar una teoría de campo unificado.
Comienza la charla con un nuevo repaso a las contribuciones de Einstein en el annus mirabilis de 1.905, centrado en tres logros:
1.- El estudio de la naturaleza del movimiento browniano.
2.- La relatividad especial.
3.- El efecto fotoeléctrico.
Cualquiera de los tres por separado hubiera encumbrado a Einstein al parnaso de los científicos inmortales. El profesor Yndurain ataca dos mitos biográficos de Einstein: sus malas notas y la falsa y ubicua afirmación de que creó sus teorías de la nada. Albert Einstein por el contrario gozó de una formación extraordinaria.
Su vida se puede dividir en tres etapas:
1.- La etapa difícil de los comienzos. No es admitido en la politécnica de Zürich. En 1.902 ingresa en la oficina de patentes de Berna, donde sigue en 1.905 cuando publica sus tres trabajos tantas veces mencionados en estos días de congreso.
En 1.915 publica la Teoría General de la Relatividad, en lo que según muchos es el más bello trabajo científico jamás escrito.
2.- El éxito. Tras el eclipse de 1.919 Sir Arthur Eddington demuestra la corrección de las afirmaciones einstenianas en relatividad general, consiguiendo un éxito mediático sin precedentes, llegando a tener ribetes ridículos a lo largo de su vida, como la propuesta de presidencia del estado de Israel.
En 1.921 recibe el premio Nobel, por su artículo sobre el efecto fotoeléctrico de 1.905 no admitido por la comunidad científica hasta 1920 tras las confirmaciones de Compton.
3.- El declive
Einstein se enfrasca infructuosamente en la teoría del campo unificado, mientras a sus espaldas la mecánica cuántica crece imparable. En 1932 Pauli se atreve por primera vez a criticar a Einstein de maner sarcástica. Einstein ya no sigue la física contemporánea, teniendo más importancia como icono social y como referente moral que científico.
El profesor Yndurain pasa a explicar el cambio brusco de perspectiva que suponen las contribuciones de Einstein a inicios del siglo XX.
Existía una contradicción muy profunda entre las teorías de la mecánica (Galileo-Newton) y el electromagnetismo de Maxwell: por un lado estaba la ley aditiva de composiciónd e velocidades;
v = v1 + v2
pero de las ecuaciones de Maxwell se extraía sin esfuerzo el siguiente resultado:
lo cual daba a la velocidad de la luz en el vacío un valor constante igual al inverso de la raíz cuadrada del producto de las permisividades eléctrica y magnética del vacío (o del medio a considerar).
Esta invarianza respecto a la fuente emisora está ya implícita en la teoría maxwelliana, y no se comprendía en absoluto aunque se conocía sobradamente.
Las explicaciones, simpre ad hoc, pasaban por postulaciones insatisfactorias de un eter que llenaba el espacio; pero tras el resultado del experimento de Michelson y Morley se hacía necesaria una reformulación.
Ya Lorentz había postulado la contracción longitudinal para explicar el resultado de dicho experimento:
y Poincaré había hecho notar que tal contracción iría acompañada de una dilatación temporal por el mismo factor, con lo que las transformadas de Galileo quedarían transformadas en lo que hoy se conoce como transformadas de Lorentz:
Una de las cosas que hace Einstein, en palabras del profesor Yndurain, es darle la vuelta al calcetín. Eleva la constancia de la velocidad de la luz a categoría de axioma, demostrando que tan sólo con este gérmen ya implícito en Maxwell se puede llegar de forma bien sencilla a las transformaciones de Lorentz, y demostrando además que la masa de los cuerpos aumenta con la velocidad, y llegando a la fórmula estrella de la física de todos los tiempos:
e = mc2
El efecto fotoeléctrico
El hecho de que la luz azul arranque electrones de superficies materiales más energéticos que la roja, con independencia de la intensidad del rayo luminoso, intensidad que tan sólo influirá en el núemro de electrones arrancados; es algo que no tenía explicación en la teoría clásica.
En 1.905 Einstein postula los fotones, que él llamó licht quanten , cuantos de luz.
Su teoría no fué aceptada hasta los trabajos de Compton de 1.920, siendo citado el trabajo de Einstein como una de sus veleidades científicas. Sin embargo dos años después recibía el nobel por esta contribución. El propio Planck diría en un momento que aceptaba los cuantos de luz como un acto de desesperación
En 1.923 Louis de Broglie aumenta el estupod de la dualidad onda-corpúsculo aformando que el electrón, y por extensión cualquier cuerpo móvil se comporta como una onda de una longitud determinada por su momento (Longitud de de Broglie).
Esta dualidad añadida a la no localidad empezaba ya a molestar a Einstein...
Consideraciones sobre la Teoría General de la Relatividad.
El profesos Yndurain menciona el nuevo marco que supone la TGR a la hora de explicar la gravedad por medio de geometría del espacio tiempo. Su nueva teoría, una de las construcciones teóricas más bellas que ha realizado la especie en toda su existencia, da cuenta de fenómenos inexplicables como la precesión del perihelio de mercurio (tema tratado en extensión por otro conferenciante más tarde), así como la deflexión de la luz al pasar por las inmediaciones de un cuerpo masivo. La confirmación experimental de esto último con el famoso eclipse de Eddington es de sobre conocido.
Termina la charla expliando la obsesión de Einstein por una teoría de campo unificado, y ante una pregunta del público en este sentido, el profesor Yndurain afirma que se está tan lejos de integrar la gravedad en las demás fuerzas fundamentales como hace ochenta años.
Las tentativas actuales son eso: tentativas, y todas ellas pasan por la mecánica cuántica. Hoy, que se sabe mucho más que entonces, cualquier intento de unificar mediante geometría (idea einsteniana) ha quedado abandonado, siendo las interacciones entre partículas a nivel mecanocuántico relativista el caballo de batalla actual, lo que indica claramente que en este aspecto Einstein estaba equivocado.Einstein, annus mirabilis. Jornada 3 (4)
SHELDON LEE GLASHOW Universidad de Boston, Premio Nobel 1.979
¿QUE ES UNA TEORÍA UNIFICADA?
La conferencia trata sobre la búsqueda de Einstein de una teoría unificada, búsqueda que el profesor Glashow define como dura, persistente y fracasada.
La tesis de la ponencia es que tal teoría no existe (al menos de momento) y comienza por una introducción a la idea de lo que es y lo que no es una teoría científica. Naciones popperianas de predicibilidad y falsación son descritas por el ponente de manera muy clara. Para fijar ideas, da dos ejemplos de teorias científicas que superan la definición: la mecánica newtoniana y la teoría darwiniana de la evolución.
El profesor Glashow aprovecha para arremeter de forma clara contra las declaraciones desde el mundo de la iglesia católica (arzobispo de Viena concretamente) sobre la falsedad de los postulados darwinianos. Defiende la idea básica de que la ciencia no es un constructo social , y se manifiesta frente a los postulados postmodernos que afirman lo contrario.
Efectúa un repaso de los intentos unificadores de las fuerzas fundamentales, explicando el matrimonio feliz de los campos eléctricos y magnéticos por el electromagnetismo iniciada en 1810 por Oersted y culminada por Maxwell, Faraday y Lenz.
Albert Einstein no muestra mayor preocupación por el tema en su annus mirabilis, pero con la relatividad especial consigue en esa fecha unificar a Galileo con el electronagnetismo. El fallo era que su sistema de pensamiento (Teoría especial de la relatividad no valía para sistemas no inerciales, lo que hacía necesaria una generalización.
Esa generalización a sistemas no inerciales vendría años después con la teoría general. Se vuelve a explicar en este congreso que Einstein se dedicó por entero a su quimera particular, jugueteando durante décadas mientras otros hacían portentosos descubrimientos
Actualmente la búsqueda sigue insistente, teniendo en opinión de algunos su mejor adalid enla teoría de cuerdas . Según Glashow, sin embargo, la teoría de cuerdas no sólo no hace predicciones nuevas, sino que tampoco ha logrado explicar todo lo que ya conocemos, de modo que se considera muy escéptico al respecto. Ha criticado especialmente afirmaciones hechas desde el mundo de la teoría de cuerdas de este cariz: "hemos funcionado muy bien sin necesidad de ningún input experimental ".
El profesor Glashow hace una defensa de la ciencia básica con independencia de sus aplicaciones más inmediatas, mencionando una frase de Primo Levi , que viene a decir (no textualmente) que un mundo en el que tan sólo se estudia las cosas útiles sería un mundo mucho más triste y violento .
Preguntado al final de su charla por las contribuciones de Stephen Hawking de cara a conseguir una teoría de todo, contesta que las preguntas que se hace Stephen Hawking están entre las más profundas que puede hacerse la especie humana; pero es demasiado pronto. Antes hay que contestar otras más urgentes e inmediatas como la naturaleza de la materia oscura.Einstein, annus mirabilis. Jornada 3 (5)
ANTHONY HEWISH. Premio nobel física 1.974
FISICA DE LOS PULSARES Y ENSAYOS DE EINSTEIN
Es sin duda toda una experiencia oir hablar de algo tan mítico como el descubrimietno de los púlsares, cuando el ponente habla en primera persona. Eso es lo que se ha oído esta tarde en Donostia. Hewish ha glosado su descubrimiento (codescubrimiento con su estudiante Jocelyn Bell-Burnell, habría que decir) de forma muy atrayente y amena. Afirma que todo esto a Einstein le habría encantado . Desgraciadametne, el descubrimietno se realizó en 1.967, demasiado tarde para el físico genial.
Explica el interés de los púlsars por al menos dos propiedades de los mismos:
1.- Presentan campos gravitatorios extraordinariamente potentes, lo que los hace ser unos perfectos laboratorios para testear la Teoría General de la relatividad.
2.- Proporcionan un método de medición de tiempo extraordinariametne regular.
A lo largo de la charla, el profesor Hewish presenta la nebulosa del Cangrejo como el resto de una explosión de supernova ocurrida en 1.054 ( en ese año llegó a la tierra la luz procedente de la explosión, matiza). Un estudio de las velocidades de la envoltura estelar lanzada por la explosión indica de forma certera el origen de todo ello: en dicho punto existe una estrella extraordinaria que emite en banda ancha incluido el espectro visible(hecho no corriente en los pulsares). La estrella emite destellos de frecuencia de milisegundos, lo que indica una estrella masiva de dimensiones mínimas que gira muy rápido, a la vez que emite en direccionalmente. Cuando el rayo emisor barre la zona de la tierra vemos el destello.
Explica que el descubrimiento se realizó mientras buscaban galaxias que presentaban un efecto de titilación análogo al que presentan las estrellas por culpa de factores atmosféricos, mientras los planetas no los presentan por no parecer objetos puntuales. Con los cuasars pasa algo parecido, pero el culpable es el viento solar.
Sin embargo se detectó el 6 de agosto de 1.967 una fluctuación con un 100% de variación de intensidad respecto a la componente fija de la misma a medianohce, momento que excluye lausas solares. Tras ser observado varias veces y regustrado mediante registradores del momento (de pluma de tinta), y trasw cambiar los registradores y ratificar la observación surge la estravagante posibilidad de emisiones inteligentes.
Esto se desechó cuando no pudo observarse efeco Doppler alguno que indicara que la emisión provenía de un planeta en rotación a una estrella. La hipótesis que restaba debía ser la buena: una estrella muy densa, quizás una enana blanca, pero más posiblemente una estrella de neutrones.
Explica en profesor Hewish que el principio el exclusión de Pauli para fermiones impide que cuando una estrella se condensa (una enana blanca por ejemplo) los electrones se apilen densamente. A pesar de esto, si la presión continúa aumentando se da un proceso de combinación de un protón con un electrón:
p+ + e- = n0 + v (neutrino)
este proceso es inverso al de degeneración de un neutrón en un protón y un electrón, suceso más corriente.
Cuando esto sucede, nada impide a un nuevo colapso, formándose una jalea de neutrones ultradensa (del orden de mil millones de toneladas por centímetro cúbico) , que por conservación del momento angular debe girar vertiginosamente.
Tras describir la estructura posible de estas estrellas, consistente en una corteza de materia degenerada normal (esto es: análoga a la de una enana blanca, sin la reacción anteriormente citada); un manto neutrónico y quizás un núcleo de quarks libres; el profesor Hewish pasa a describir los efectos de relatividad general en un sistema binario formado por dos estrellas de este tipo.
Menciona al menos tres efectos en su charla:
1.- La emisión de ondas gravitacionales por los objetos masivos que giran uno alrededor del otro
2.- La precesión orbital.
3.- La precesión geodésica, o precesión del eje de giro de los objetos sobre sí mismos.
Respecto a la emisión de ondas gravitacionales, aclara que nunca se han observado directamente; sin embargo la pérdida de energía orbital de estos sistemas, perfectamente medible, se muestra finamente ajustada a lo esperable por emisión de dichas ondas.
Menciona valore obtenidos para las precesiones orbitales de ciertos sistemas binarios como PSR 1913+16 (Hulse y Tyler, 1973, Arecibo), con un período de 59 milisegundos. Esto significaba que el PSR 1916+13 era el sistema idóneo para el estudio de sistemas orbitantes sobre campos gravitatorios fuertísimos.
La excepcional estabilidad de la velocidad de giro de algunos sistemas binarios parecidos es tal que el período del sistema conocido como PSR1937+21 se haya cifrado en 1,55780644887275 milisegundos, con un error máximo de tres en su última cifra decimal, lo que habilita a estos sistemas como relojes de precisión prácticamente insuperable.Einstein, annus mirabilis. Jornada 3 (6)
CLIFFORD M. WILL Washington University
¿TENIA RAZON EINSTEIN?
La trascendencia de la teoría de la relatividad ha empujado a algunos autores a manifestar que el mundo moderno empezó el 29 de mayo de 1919, el famoso día del eclipse por medio del cual Sir Arthur Eddington demostró experimentalmetne la validez de (al menos la primera de) las afirmaciones de la Teoría General de la Relatividad.
Sin embargo y a pesar de las impresiones en contra, la teoría entró en declive a una velocidad enorme hasta que volvió a resurgir ya entrada la década de los sesenta del siglo XX por razones que se explican en la propia charla del profesor Will.
Los motivos de dicho declive, prejuicios más bien, son principalmente dos:
1.- La idea de que la teoría es extraordinariametne difícil de entender, propiciada en parte por el propio Eddington al no estar de acuerdo con la afirmación de un periodista de que sólo tres personas entendían dicha teoría. El desacuerdo era no lo exiguo de número, sino la mera existencia de un tercero.
2.- Se pensaba que aparte de unos pocos efectos, la TGR no tenía casi ningún contenido experimental.
Esto hizo que incluso Einstein hiciera desafortunadas (¿Y quizás espurias?) afirmaciones exclamando que si los datos no avalaban su teoría, peor para los datos: la teoría era correcta.
Faltaba un interfaz entre la teoría y los hechos, y este interfaz llegó en los años sesenta en cuatro aspectos de la astronomía:
1.- El descubrimiento de los cuásars (1961)
2.- El descubrimiento de la radiación de fondo de 3 K (1964)
3.- El descubrimiento de los pulsars (1967)
4.- El descubrimietno de los agujeros negros (1971)
Se reescribió la TGR en términos modernos más acordes con la observación. Esto unido a la revolución tecnológica que propición instrumentos de precisión antes impensable produjo la posibilidad de nuevos experimentos para verificar la teoría.
Estos experimentos que testean la TGR se clasifican en cuatro apartados:
1.- Curvatura de la luz en presencia de objetos masivos
2.- Evaluación fina de la precesión real del perihelio de Mercurio
3.- Efecto de arrastre del espacio tiempo por el giro de un objeto masivo.
4.- Efectos gravitatorios.
Un resumen sucinto de los datos aportados por el profesor Wills sobre la precisión alcanzada en las medidas actuales puede ser la siguiente, escrita a vuelapluma y sin la debida fidelidad a la exacta exposición que nos ha brindado tanto en esta exposición como en la de la mañana del día 8 (complementaria a ésta) podría ser más o menos así:
1.- Tests de que la velocidad de la luz es la máxima que puede alcanzar un cuerpo al que se le inyecta energía (INVARIANZA LOCAL DE LORENTZ)):
probado con precisión de diez a la menos 21 (una parte en una miltrillonésima) en 1990, mientras que Michelson y Morley lo consiguieron con una precisión de uno entre mil.
2.- (WEAK PRINCIPE OF EQUIVALENCE) Tests sobre el principio débil de equivalencia; osea: que todos los graves caen con la misma aceleración:
probado experimentalmetne hasta precisión de diez a la menos doce (dos partes en un billon)
3.- Valor unidad del coeficiente gamma de deflexión de la luz en presencia de campos gravitatorios (TGR) Probado por el efecto de retraso de Shapiro (la señal llega más tarde al seguir un camino curvo) con precisión actual de diez a la menos cinco.
4.- Comprobación del efecto arratre de un cuerpo masivo rotatorio en el espacio tiempo: acuerdo absoluto entre observación y teoría, si bien no he recogido la máxima cifra de error.
5.- Precesión del perihelio de mercurio con los datos más modernos de órbitas y masas planetarias y solar, en relación a lo observado: ACUERDO ABSOLUTO, DISCREPANCIA DENTRO DEL ERROR EXPERIMENTAL. Los datos son: Teoría: 42,98 +- 0,04 segundos de arco por siglo, (descontado el efecto conocido de perturbación de otros planetas ). Valor observacional obtenido: 42,98)
6.- Pérdida de energía orbital de pulsars por emisión de ondas gravitacionales: los valores observacionales se ajustan a la curva teórica de tal manera que parece que la curva teórica es el mejor ajuste concebido estadísticamente sobre los puntos observacionales en lugar de ser simplemente eso: una curva predicha por la teoría. (ver ilustración)
Así pues, parece ser que según los datos más recientes y en los márgenes de error instrumental actuales la respuesta a la pregunta que titula la ponencia es afirmativa.Einstein, annus mirabilis. Jornada 4 y última (1)
PEDRO PASCUAL Universidad Central, Barcelona
EINSTEIN Y LOS CUANTOS DE LUZ
En esta charla el profesor Pascual nos explica las dos contribuciones de Einstein sobre los licht quanten , como denominó a los fotones.
Por supuesto, el primero de los trabajos es el ya innumerables veces a lo largo del congreso nombrado trabajo de 1.905 sobre el efecto termoiónico que le llevó a recoger el Premio Nobel en 1.921 tras las confirmaciones del efecto Compton.
En el efecto fotoeléctrico había una mezcla de eectos, algunos de los cuales podían ser bien explicados a la luz de la teoría clásica, pero otros no.
De la primera clase eran los efectos siguientes:
1.- El número de electrones producidos es proporcional a la intensidad de la luz.
2.- La emisión de electrones es instantánea con la luz.
Pero no podían explicarse en absoluto los siguientes.
3.- Por debajo de una frecuencia umbral de luz monocromática no se producía la emisiñon de electrón alguno.
4.- La energía cinética de los electrones producidos era proporcional a la frecuencia de la luz monocromática utilizada.
Einstein postula que los cuantos de luz monocromática ceden energía a los electrones para liberarse (hoy diríamos para abandonar su órbita). Los cuantos de luz portan una energía directamente proporcional a su frecuencia (color).Por debajo de una energía (o frecuencia) mínima para hacerlo simplemente no hay electrones que se puedan liberar. Por encima de dicha energía, el resto de energía sobrante es la energía cinética que se llevará el electrón. Dado que la interacción es de un cuanto de luz con un electrón, el aumento de frecuencia (energía) del cuanto no implicará más electrones, sino electrones más energéticos, con una energía igual a la del cuanto menos la necesaria para liberarse.
La reticencia para aceptar estos resultados, que fueron catalogados por el propio Einstein como la más revolucionaria de sus ideas cinetíficas no sólo no fué inmediata, sino que tardó 16 años en llegar.
Muestra de la reticencia es una carta de recomentación para Einstein que escribió en 1.913 Max Plank, en la que se podía leer:
Que algunas veces se haya equivocado en sus especulaciones, como por ejemplo con los cuantos de luz no puede ser tenido en contra suya..."
Poco a poco la comunidad cientñifica va admitiendo la hipótesis de los cuantos de luz. Millikan por ejemplo admite que tras desperdiciar 10 años de su vida luchando contra la idea termina por aceptarla por buena.
Los estudios de Arthur Compton sobre el efecto que lleva su nombre terminarán por levantar los imodimentos a una aceptación completa, lo que provoca la concesión del premio Nobel para Einstein en 1.921
La palabra fotón sin embargo no se hará un lugar en la ciencia hasta 1.925, año en que la introducirá con fortuna Lewis.
El otro gran trabajo deEinstein sobre los cuantos de luz es de 1.927 y tiene relación con los cálculos de los coeficientes de absorción inducida y emisión espomtánea e inducida en un gas atómico radiado por luz.
Este trabajo es el gérmen de las teorías del laser y el maser, que desarrollaron Schawlow y Townes en 1958. Ninguno de los dos pensó realmente en aplicaciones prácticas del laser, tan ubicuo hoy en día."09/09/2005
Einstein, annus mirabilis. RESTO DEL CONGRESO
La segunda charla de la mañana ha estado a cargo de Cliffor M. Will , y es una continuación de la que dió la víspera, de modo que la reseña para ésta sirve para ambas.
El diseño del congreso ha sido tan bueno que no ha faltado tampoco la componente humana de Einstein, ni la vertiente filosófica o el impacto en el mundo de la cultura de su trabajo. Las últimas ponencias del congreso se han dedicado a estos aspectos, me dediqué a disfrutarlas sin tomar notas, de modo que antes que dar una crónica parcial de la misma prefiero no hacerlo en absoluto. Tan sólo comentar que un servidor opina que si la vertiende humanística hubiera estado ausente del congreso, habría quedado cojo sin remedio.
José Mª Sanchez Ron habló sobre Einstein y la filosofía del siglo XX ; Gerald Holton lo hizo sobre el lado humano del científico en su ponencia Einstein: ¿quién pensó que era y porqué sigue aún vivo hoy en día y Arthur I. Miller , marcó un paralelismo entre las vidas y obras de Picasso y Einstein. Las tres fueron de extraordinario interés, en mi modesta opinión especialmente la de Holton.
De la última ponencia, de John Jay Stachel titulada El gran sueño de Einstein: Una física independiente no puedo hablar por no haberla escuchado.
Aquí acaba la crónica que he podido realizar de este congreso. Creo que ha sido un acontecimiento científico de nivel mundial, y por unos días me he sentido orgulloso de vivir donde vivo. Es una sensación que no se prodiga mucho, y es maravillosa.
En la foto, una instantánea del público que abarrotó en todo momento el salón del actos del Kursaal 10/09/2005
El muchacho que tenía una teoría
El primer día, nada más recoger la información, me senté en un sillón del hall para repasar el programa, mientras a mi lado dos chicos de unos dieciseis años hacían exactamente lo mismo que yo. La última actividad del primer día era un cóctel de bienvenida.
-Eso, eso, el cóctel- le dijo uno de ellos a su compañero- allí podremos encontrar a quién contar mi teoría.
Hostias!, pensé: uno que tiene una teoría.
El caso es que la pareja de amigos no se perdieron una charla, y se convirtieron en parte habitual del paisaje congresístico...hasta que en El diario Vasco salió el muchacho en la crónica diaria que dicho periódico dedicaba al evento.
Cada día los reporteros escogían a varios congresistas y les hacían una breve entrevista sobre sus impresiones en el congreso; ya saben, esas cosas que hacen los periódicos y que sirven para adornar la crónica.
El caso es que al chaval le faltó tiempo para contar que él también tenía una teoría, y al día siguiente era poco menos que una pequeña celebridad en un congreso en el que había seis premios Nobel.
No pude resistirme, y me acerqué para charlar con él. Comencé por darle la enhorabuena de corazón: era un placer ver a dos chavales de dieciseis años fieles al horario del congreso, sin perderse una charla. Como era inevitable, en breve el tema de conversación pasó a su teoría.
Hacía todavía poco que había tenido un encontronazo en otro ambiente con alguien que también tenía una teoría. En realidad aquel tenía varias, una mejoraba la Teoría de la relatividad y otra enmendaba la plana a Darwin.
Una de las cosas que he aprendido de los que quieren suponer un cambio de paradigma en la ciencia desde su autodidactismo es que no sirve de nada discutir con ellos. Para empezar, porque el entendimiento es imposible: manejan un vocabulario propio fruto del autismo que supone elucubrar alejado de la producción científica de los que realmente hacen ciencia.
Este caso era diferente. Para empezar era diferente por la juventud de los muchachos. No estaban maleados, es evidente que eran inteligentes, y se notaba que sentían un verdadero amor por la ciencia.
Pero cuando comenzó a hablarme de su teoría, volvieron las imágenes de mis anteriores discusiones: no era posible entender nada. Supongo que la cosa se trataba de superar la velocidad de la luz, porque se refería el chaval una y otra vez a "la barrera".
Me confirmó que la víspera había conseguido hablar con el profesor Echenique, organizador del congreso y director del Donosti International Physics Center , y éste le había dicho que le mandara su teoría por email.
Le escuché, y al final le comenté el tema de la nomenclatura: es importante llamar a las mismas cosas por el mismo nombre; le dije que lo tuviera en cuenta a la hora de escribirle al profesor Echenique.
Además de inteligente era muy amable, así que me agradeció el consejo.
En cuanto dejaron de hablar conmigo los abordó una señora muy simpática con profundo aspecto de ser profesor de física, que les preguntó con enorme cariño sobre la entrevista en el periódico de la víspera, y les dijo que era un placer ver gente tan jóven en el congreso. Se habían convertido en conocidos de todo el mundo.
Los ví marchar, y dos pensamientos luchaban en mi cabeza:
El primero era que cuanto antes se diera la torta con su teoría, mucho mejor para él. Si dentro de diez años seguía creyendo "tener una teoría", mala cosa.
El segundo era que si ese chaval fuera hijo mío, yo hubiera estado muy orgulloso de él.16/09/2005
Steven Weinberg opina sobre el principio antrópico
En este blog hemos hablado varias veces del Principio antrópico . Casi siempre para explicar que no me parece un principio que deba ser tomado excesivamente en serio.
Las teorías del diseño inteligente no son sino versiones particularmente teológicas y teleológicas de este principio antrópico, y últimamente están teniendo un eco mediático importante. Antes que que algún lector enervado me tache de inquisidor, censor o algo peor, debo decir que a mi me parece muy bien que grupos de personas vayan por ahí haciendo apología de sus opiniones (mientras dichas opiniones estén dentro de la ley) y que apoyo cualquier iniciativa conducente a que tengan derecho a expresarse y a publicar su ideología. Pero del mismo modo apoyo y ejerzo el derecho a denostar aquellas opiniones que me parecen falsas. Esa es toda la cuestión.
Pues bien, acabo de encontrar unas reflexiones en la red, publicadas con Carlos Sanchez Chinea, en su página que ya hemos recomendado alguna vez por su extraordinaria calidad y claridad. Estas reflexiones son del premio Nobel Steven Weinberg. Steven Weingerg es Profesor de Física, Universidad de Texas en Austin, Ganador del Premio Nobel de Física en 1979.
Por supuesto, no les comento esto simplemente por un principio de autoridad; un premio Nobel puede decir tantas sandeces como cualquiera. Pero es que me gusta mucho cómo el profesor Weinberg aborda el tema; y me alegra leer unas reflexiones que coinciden con las mías cuando están realizadas por alguien de probada solvencia en el mundo del pensamiento.
Tienen el artículo aquí. Como explica Sanchez Chinea, Este artículo se basa en una charla dada en Abril de 1999 en la Conferencia sobre el Diseño Cósmico por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Washington, D.C. y publicado en la New York Review of Books .27/09/2005
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Pero en fin, a poco que me vayan conociendo supondrán que ver este anuncio en mi blog no me hace ninguna gracia.
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