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domingo, 6 de octubre de 2013

La prematura muerte de Lord Rutherford


El paciente había llegado a la puerta de urgencias del Evelyn Nursing Home quejándose de fuertes dolores abdominales. Unos síntomas que algunos de los mejores médicos del Reino Unido que trabajaban en este hospital de Cambridge hubiesen podido afrontar sin problemas. En principio, el paciente no podría haber estado en mejores manos en ningún otro lugar del planeta ese noche del 14 de octubre de 1937, salvo si eras Ernest Rutherford, The Lord Rutherford of Nelson, primer barón Rutherford. Y es que en 1937 en el Reino Unido sólo un par del reino podía tocar a otro par: sólo un sir/lord podía tocar el cuerpo de un lord. Y en Cambridge ningún médico era lord; ni siquiera sir.

Los médicos suministraron calmantes generales a Rutherford pero, sin poder inyectarle, podían ser sólo orales y no demasiado fuertes, porque no tenían un diagnóstico. Mientras, el hospital mandó aviso urgente inmediatamente a Harley Street (Londres) para que Sir Thomas Peel Dunhill, el cirujano del rey desde 1928, acudiese a Cambridge.

Dunhill llegó poco después del mediodía. Tras examinar al paciente diagnosticó una hernia umbilical estrangulada. Eso significaba que había partes del intestino de Rutherford sin riego sanguíneo en las últimas 20 horas: lo más probable es que parte de ese intestino hubiese muerto por asfixia y hubiese comenzado a pudrirse dentro del cuerpo del lord. Había que operar inmediatamente.

La operación comenzó avanzada la tarde. Al principio hubo bastante optimismo, pero la necrosis había sido mayor de lo esperado lo que, unido al shock que suponía la propia intervención, tuvo consecuencias fatales. El 19 de octubre de 1937, con 66 años, moría prematuramente uno de los científicos más grandes de todos los tiempos. En cierto modo, murió de éxito.



Esta anécdota la conocí el jueves pasado, durante Passion for Knowledge – Quantum 13, mientras viajábamos desde Bilbao a San Sebastián bajo un tremendo aguacero un grupo de ponentes. Tuve el privilegio de que me la contase Dudley Herschbach, un premio Nobel de química con un patente sentido del humor:

Foto: Cristina Juesas @Maripuchi


Herschbach aparece en este episodio de Los Simpsons haciendo entrega del Nobel al Profesor Frink.

viernes, 2 de agosto de 2013

La paradoja del caballero hospitalario


De Monfort iba a añadir algo más pero se contuvo a tiempo. La cara del duque de la Baja Lorena no invitaba precisamente a desobedecerle. Tras los años de viaje y luchas para recuperar los Santos Lugares los habitantes de Jerusalén, cristianos o no, reconocían a distancia la cara de mal humor del Defensor del Santo Sepulcro, encarnación misma de la ira del Altísimo y, como tal, temida.

Godefroy de Bouillon paseaba arriba y abajo la estancia ante la atenta mirada de reojo de de Monfort. Finalmente, en un suspiro apenas audible, musitó:
    - Dios sabe que no vivimos con lujos precisamente, pero hágase Su voluntad que Él proveerá. ¿Qué propones, Hughes?
De Monfort esperaba esa pregunta y tenía preparada su respuesta:
    - Monseñor, las pagas de los caballeros pueden ser partidas, de tal manera que cobren sólo una décima parte aquí y las otras nueve sean pagables de vuelta a casa. Vuestras propiedades ya están hipotecadas con mercaderes judíos de Luxemburgo y Flandes y los judíos locales actúan de corresponsales de ellos. Os cobrarían un interés, pero calculo que os permitirían refinanciar esta partida un año más.
    - ¡Realmente los caminos del Señor son inescrutables!¡Que los que hicieron que lo crucificaran paguen ahora por su traición!
    - Realmente pagáis vos, monseñor...
De Bouillon estaba tan ocupado respirando con alivio que no oyó, o no quiso oír, a su consejero. Hughes de Monfort, prosiguió con voz algo más audible.
    - Después está el asunto de los gastos corrientes...
    - ¿Por qué te paras? ¡Continúa!
De Monfort tragaba saliva. Llegaba al punto más sensible para de Bouillon, a su orgullo, a lo que él llamaba la “misericordia del Señor retornada”.

De Bouillon había mandado construir el hospital de San Pedro a las afueras de Jerusalén, al otro lado del Cedrón, en el mismo lugar donde se había atendido a los heridos durante el asedio de la ciudad. Después había tomado a su cargo el hospital de peregrinos de San Juan cerca de la vía Dolorosa, con la idea de atender a los habitantes de la ciudad. Quería simbolizar con estas acciones la misericordia universal del Señor, que había mandado tratar a cristianos y no cristianos por igual, y empleaba para ello a todos los médicos disponibles, incluyendo tanto judíos como musulmanes, bajo la dirección de los Caballeros Hospitalarios, una autoproclamada Orden de San Juan de Jerusalén que mandaba Gérard de Martigues.

De Bouillon, que había torturado a de Martigues tras la caída de la ciudad por sospechar que colaboraba con el enemigo, ahora le profesaba si no afecto, si un gran respeto por su piedad, su capacidad organizativa y su inteligencia. Por eso mismo, de Monfort encontraba la situación especialmente espinosa. Cualquier propuesta que hiciese que pudiese afectar a los Caballeros de San Juan, Gérard de Martigues podía ingeniárselas para volverla en su contra. Por ello había preparado concienzudamente sus argumentos.
    - Monseñor, Dios sabe que no podemos vivir más austeramente de lo que ya lo hacemos. Por ello sólo nos queda cerrar uno de los hospitales que monseñor tan generosamente sostiene...
La mirada de Godefroy de Bouillon habría petrificado a otro que no hubiera sido Hughes de Monfort, que prosiguió con los ojos clavados en el suelo.

    - He mirado los números. El Hospital de San Juan ha atendido a 2100 personas en el último año, de las que han muerto 630, 30 de cada 100. El de San Pedro a 800, de las que 160 han partido de este mundo, 20 de cada 100. Hemos de cerrar San Juan y centrar nuestros escasos recursos en San Pedro. Es una pura cuestión de eficacia.

El Defensor del Santo Sepulcro se quedó mirando de hito en hito a de Monfort, en silencio. Tras un tiempo que pareció eterno, habló:
    - Haré venir a de Martigues y se lo cuentas a él.

Lee la segunda parte en el Cuaderno de Cultura Científica

miércoles, 31 de julio de 2013

La filosofía como actividad de alto riesgo


Recientemente un amigo, que lee este Cuaderno, me comentaba que yo debía dejar de hablar tanto de filosofías y dedicarme a la ciencia en sí y a su historia. Mi primera reacción fue preguntarle si esta recomendación era porque mis escritos, que tampoco pretenden ser más que una incitación, no le parecían interesantes. Su respuesta consiguió sorprenderme:
  • No, amigo mío, es que temo por tu seguridad; los que se dedican a la filosofía acaban siempre mal.
  • Y, ¿cómo es eso? ¿Es acaso la filosofía una profesión de riesgo?
Y aquí mi amigo, que goza de una memoria privilegiada y que ha estudiado historia de la filosofía desde que yo recuerde y que siempre ha dejado muy claro que él es ante todo funcionario de Hacienda, pidió otra cerveza y desgranó lo siguiente:

  • Juzga tu mismo. El primer filósofo importante del que tenemos noticia cierta, Sócrates, fue condenado a muerte por el gobierno de Atenas por, entre otras cosas, corromper a la juventud. Como él mismo se administró la cicuta desoyendo todos los planes, algunos muy factibles, para huir y librarse del castigo, podemos considerar que se suicidó allá por el 399 antes de la era común (a.e.c.). Pero ese no es más que un ejemplo de una larga tradición que ilustra perfectamente los perjuicios que para la consideración de la propia vida tiene el filosofar. Así, en las brumas de la leyenda tenemos a Empédocles que saltó al Etna en el 435 a.e.c. Isócrates se dejó morir de hambre en el 338 a.e.c. Zenón de Citio se rompió un dedo del pie, y eso no tendría nada de extraño sino fuera porque su reacción, como buen estoico, fue contener la respiración hasta que murió en el 262 a.e.c. poco más o menos. En el 52 a.e.c. Lucrecio tomó una poción de amor (toda natural, como hacían los antiguos) y le produjo tal efecto que en su locura acabó suicidándose. Ya que estamos con los romanos no podemos olvidar a Séneca, que prefirió suicidarse tras caer en desgracia con Nerón en el 65 e.c. Y así podría seguir hasta Año Nuevo.
  • Va hombre, esos son sólo unos cuantos ejemplos de la antigüedad...
  • ¡Antigüedad! Bueno, pues como eres tan aficionado al XVII retomaremos la historia por ahí e iremos recortando por no hacerla muy larga. En 1640 Uriel da Costa, tras recibir una soberana paliza de un grupo religioso al que presuntamente había ofendido diciendo lo que pensaba, se fue a su casa y se pegó un tiro. William Jevons prefirió ahogarse en su bañera en 1882. Otto Weininger también se pegó un tiro (1903), Ludwig Boltzmann se ahorcó (1906), y Paul Lafargue llegó a un acuerdo de suicidio con su esposa, Laura Marx, en 1911. Y seguimos, Stanislaw Witkiewicz también llegó a un acuerdo de suicidio usando pastillas con una amiga tras la invasión soviética de Polonia en 1939, aunque ella (no filósofa) sobrevivió. Walter Benjamin viendo que no podría escapar de los nazis se suicidó en la frontera franco-española en 1940. Simone Weil se dejó morir de hambre en 1943 no se sabe muy bien si en solidaridad con las víctimas de la guerra o por haber leído a Schopenhauer. En el otro bando, la filosofía también hacía estragos: Ernst Bergmann se suicidó cuando los aliados entraron en Leipzig en 1945.
  • Pero, ¿ese no era el que decía que Hitler era el mesías...?
  • No me interrumpas, que esto sigue. En 1954 Alan Turing murió a lo Blancanieves mordiendo una manzana envenenada.
  • Ni me parece bien la insinuación, ni está claro que fuese un suicidio...
  • El caso es que estaba vivo, sano, no era viejo, había flirteado con la filosofía y se murió, ¿no? Pues eso. Bueno, sigo. Tu amigo Kurt Gödel, el platónico, también se dejó morir de hambre por temor a que lo envenenaran en 1978. Evald Ilyenkov también se suicidó en 1979, el mismo año en que Nicos Poulantzas se tiraba por la ventana de un piso veinte del edificio en el que vivía. En 1983 Arthur Koestler llegaba a un acuerdo de suicidio con pastillas con su compañera, y a ella debía gustarle la filosofía más de la cuenta, porque murieron los dos. En 1994 David Stove se ahorcó, Sarah Kofman esperó al cumpleaños de Nietzsche para hacer lo propio y Guy Debord prefirió pegarse un tiro. Y por no hacerlo demasiado largo nombraré a uno que tienes leído, Gilles Deleuze, que se tiró por la ventana al año siguiente. ¡Ah, bueno! Se me olvidaba otro pacto de suicidio, el de André Gorz y su mujer, que se pusieron inyecciones letales en 2007.
  • ¡Qué barbaridad!
  • Y eso no es todo. El quitarse la vida uno mismo es sólo uno de los efectos de la filosofía. El otro es que te quieran matar, ya sean gobiernos, turbamultas o particulares.

    Continúa leyendo en el Cuaderno de Cultura Científica

miércoles, 24 de abril de 2013

Salvando a Arquímedes


I

En el momento de la caída de Siracusa el general Marcus Claudius Marcellus fue muy consciente de que su victoria había requerido dos años de asedio gracias en buena medida a las máquinas de Arquímedes. Sin embargo, impresionado por la capacidad de aquel hombre, dio orden de que su vida fuese respetada, atribuyendo tanta gloria en la salvación de Arquímedes como en la derrota de Siracusa. 

Pero ocurrió que un soldado que irrumpió en su casa espada en alto en busca de botín lo encontró sentado en el suelo, dibujando diagramas, completamente absorto. El soldado le preguntó que quien era, pues tenía orden de identificar a Arquímedes y llevarlo ante Marcellus en caso de encontrarlo, pero Arquímedes en vez de dar su nombre respondió Μὴ μου τοὺς κύκλους τάραττε (no molestes a mis círculos) algo que al romano le sonó muy diferente al “arkímedes” que hubiera identificado al único siracusano con inmunidad. La espada cayó y Arquímedes rodó muerto.
  • ¡Mi general!
De Pernety levantó la vista de la carta que estaba releyendo para encarar a su ayudante de campo.
  • Sí, Balfour, ¿qué ocurre?
  • Las baterías acaban de tomar posiciones, señor. Listos para abrir fuego a la orden.
  • Bien, bien, Balfour, gracias. Por cierto, el teniente Servais habla alemán, ¿verdad?
  • Sí, señor, es de Aix-la-Chapelle, creo.
  • Haga que venga.
Es por ello mi general que me atrevo a pedirle este gran favor en nombre de la ciencia...
Desde que había alcanzado el generalato hacía unos meses Joseph Marie de Pernety había recibido algunas cartas pidiéndole favores, la mayoría recomendaciones de hijos y sobrinos que querían hacer carrera en el ejército. Pero aquella carta de la hija de Ambroise era extraordinaria. Y él había tomado la resolución de no ser un segundo Marcellus. Tomó una hoja de papel y comenzó a escribir.
  • ¡Mi general! El teniente Servais.
  • Descanse, Servais. Tengo una misión para usted. Escoja a dos hombres de su confianza. En cuanto abramos brecha en la ciudad quiero que vayan a la dirección que está en este papel y encuentren a ese hombre. Deben retenerlo en su casa y protegerlo bajo cualquier circunstancia, hasta que llegue yo. No obedecen a nadie más que a mi. Responden con sus vidas. ¿Está claro?
  • ¡Sí, señor!
  • Vaya pues. Lanzaremos el ataque inmediatamente, en cuanto amanezca. ¡Buena suerte!
  • ¡Gracias, mi general!
El general y su ayudante observaron marcharse al joven teniente.
  • Espero por su bien que no falle.
  • Mi general, puedo preguntarle a quién ha de proteger.
  • A Arquímedes, Balfour, a Arquímedes. Y vámonos, que esta ciudad no caerá sola.

II

  • Así que usted es Arquímedes.
  • Bitte?
  • Servais, traduzca. Decía que usted es Arquímedes.
  • Yo sólo soy un matemático, excelencia. Y eso es lo que tengo en común con Arquímedes. Pero no entiendo este trato especial...¿Acaso su excelencia me conoce?
  • No antes de la carta de una amiga suya de París. Obviamente sé quien es Arquímedes, los artilleros de Metz estudiamos geometría, ¿sabe?
  • ¿Amiga mía de París? Perdone, excelencia, pero no le entiendo. Yo no tengo amigas de París. Tengo varios corresponsales franceses por mi trabajo, eso sí, monsieur le Blanc, por ejemplo, o...
  • ¿Cómo que no? Pues la hija de mi buen amigo Ambroise Germain, Sophie, le conoce bastante bien. En cualquier, caso, está usted a salvo y bajo la protección de la República Francesa. Servais y sus hombres se quedarán con usted hasta que se haya reestablecido el orden en la ciudad.
  • Muchas gracias, excelencia, pero sigo sin comprender...




III


[...tres meses después...]

Mi querida señorita Germain:

Pero cómo describirle mi admiración y asombro al ver que mi estimado corresponsal monsieur le Blanc se metamorfosea en este personaje ilustre que me ofrece un ejemplo tan brillante que sería difícil de creer. La afinidad por las ciencias abstractas en general y, sobre todo, por los misterios de los números es demasiado rara: lo que no es sorprendente ya que los encantos de esta ciencia sublime sólo se revelan en toda su belleza a aquellos que tienen el valor de comprenderlos. Pero cuando una persona del sexo que, según nuestras costumbres y prejuicios, debe encontrar infinitamente más dificultades que los hombres para familiarizarse con estos espinosos estudios, y sin embargo tiene éxito al sortear los obstáculos y penetrar en las zonas más oscuras de ellos, entonces sin duda esa persona debe tener el valor más noble, el talento más extraordinario y un genio superior. Realmente nada podría probarme de forma tan meridiana y tan poco equívoca que los atractivos de esta ciencia que ha enriquecido mi vida con tantas alegrías no son quimeras, que la predilección con la que usted la ha honrado. Quedo suyo afectísimo, 


Carl Friedrich Gauss



Más información sobre Sophie Germain

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la Edición 4.123 del Carnaval de Matemáticas que alberga Eulerianos

miércoles, 19 de diciembre de 2012

El sueño de Srini




Comenzaron a caer gotas de sangre y él, en el duermevela, temblaba de excitación sabiendo lo que ello significaba. A su derecha veía a la diosa, esa imagen tan familiar, sonriendo. La presencia de su esposo, mitad humano, mitad león, se sentía en el ambiente pero no le podía ver. De repente, la neblina se disipó y vio a la diosa en un mercado. Se acercaba a un puesto y compraba alguna cosa que no podía distinguir, pero vio con extrema claridad que pagaba con dos monedas idénticas en su mano extendida.

Se encontraba confuso. Era la primera vez que algo así ocurría en sus visiones. Habitualmente la diosa simplemente desenrollaba pergaminos en los que estaban escritas las fórmulas. Pero, aquello...No tenía tiempo de pensar, la diosa le invitaba con un gesto a que se fijase en las monedas que ya estaban en manos de la tendera. Eran idénticas a primera vista pero, si uno se fijaba con atención, en el canto que él podía ver diáfanamente se leían dos nombres distintos: el suyo propio y el de Jacobi.

El tiempo pareció acelerarse. Las monedas tomaron rumbos distintos: una fue entregada a un cliente como cambio, la otra se usó para pagar a un campesino dos días después a treinta kilómetros de distancia. Pero él podía verlas en su viaje. Cambiaron de manos, tiendas y ciudades repetidas veces. Durante meses, que a él le parecían segundos, las monedas siguieron rumbos caóticos, sin aparentemente nada en común salvo el mismo caos. Pero era sólo apariencia: la moneda con su nombre estaba intentando seguir a la de Jacobi. Tras dos años las dos monedas terminaron en la misma ciudad, en la misma tienda, en la misma caja registradora, a cuatro centímetros la una de la otra, a la misma distancia a la que estaban en la mano de la diosa cuando las vio por primera vez.

Se despertó confuso y empapado en sudor. ¿Qué querría decirle la diosa?¿Cómo interpretar aquello? Alargó la mano, cogió su cuaderno y comenzó a escribir. Días después enviaba una carta a Hardy:

[…] I discovered very interesting functions recently which I call ``Mock" theta-functions. Unlike the ``False" ϑ-functions (studied partially by Prof. Rogers in his interesting paper) they enter into mathematics as beautifully as the ordinary theta functions. [...]

La carta describía varías funciones nuevas que se comportaban de una forma diferente a las funciones theta, lo que hoy llamamos formas modulares, y que, sin embargo las imitaban. Conjeturaba que estas formas modulares simuladas se correspondían con las formas modulares ordinarias que había descubierto Jacobi y que ambas terminaban dando resultados similares para la raíz de 1. La carta contenía 17 ejemplos de ellas. Sin demostración.

Pero en este cuaderno que estaba perdido, el cuaderno que él escribía mientras agonizaba, hay más ejemplos. Sin una sola derivación, ni explicación. En su forma terminada. Como si hubiesen venido de ninguna parte.

Ya sabes que Zwegers fue el que dio la interpretación de lo que él quería decir. Pero nadie entiende de dónde las sacó. Y entonces es cuando he encontrado esta nota en la cubierta del cuaderno, escrita con letra minúscula en su dialecto de Tamil Nadu, donde narra su sueño.

Y ahora ya sabes tanto como yo. ¿Qué hacemos? ¿Lo publicamos? La gente de la India ya reza a Namagiri para que ilumine a sus hijos en matemáticas. Pero, ¿cómo interpretar que los dioses dictaban las matemáticas a Ramanujan? 


Esta entrada es una participación de Experientia docet en la Edición 3,141592653 del Carnaval de Matemáticas que acoge el blog Que no te aburran las mates.

Para saber más:


jueves, 25 de octubre de 2012

La geometría del hombre gordo.



Robert se sobresaltó con el timbre del teléfono a pesar de llevar esperando casi media hora desde que solicitase la conferencia.

  • Profesor, el profesor...eerr...Johnny, al habla

Robert pasó por alto la falta de protocolo de su secretaria. Nadie se sentía a gusto con el apellido de Johnny.

  • Johnny, aquí Robert...Sí,sí, todos bien. John, deja lo que estés haciendo y vente para aquí. Te necesitamos....Sí...Sí...Si no fuese urgente y de extrema importancia no te lo pediría de esta manera....Eso no puedo prometértelo...Sabes que no puedo darte más información por teléfono...De acuerdo, será solo una consulta para resolver este problema concreto. Estate tranquilo, sé como trabajas. Tendrás lo que necesites....Sí, ¡ja, ja! Tendrás un documento con el problema planteado y todos los condicionantes esperándote....Bien, sí, ¡ja,ja! Te veo dentro de tres días...Ah, y Johnny, ¡köszönöm!

El buen humor de la conversación se disipó pronto. Robert estaba en un callejón sin salida y recurrir a Johnny era su as en la manga. Su único as. Si Johnny no encontraba una solución, y pronto, todo el trabajo que estaban haciendo sería un auténtico desperdicio de talento, dinero y tiempo. Sobre todo de precioso tiempo.

Sabía que Johnny estaba al tanto del Proyecto en líneas muy generales, pero no de los últimos desarrollos ni de los condicionantes no puramente técnicos, así que se dispuso a prepararle un pequeño informe, suficientemente exhaustivo, para que se ubicase rápidamente tanto él dentro del Proyecto, como el problema en el contexto del desarrollo.

Informe de situación

ALTO SECRETO

Nos falta uranio apropiado 
Tenemos localizados cuatro depósitos importantes de mineral de uranio: Colorado, norte de Canadá, Joachimstahl y el Congo Belga. Todos menos Joachimstahl están en manos aliadas. Un estudio que realizamos en 1942 afirmaba que había suficientes cantidades de uranio para satisfacer las necesidades del proyecto. Pero esto no es así por motivos técnicos. Paso a ponerte en antecedentes. 
A comienzos del siglo pasado el mineral de uranio se recuperaba como subproducto en minas de Sajonia, Bohemia y Cornualles. La primera extracción específica de menas radioactivas tuvo lugar en Jáchymov, que los nazis llaman por su nombre alemán, Joachimthal, un lugar conocido por su minería de la plata. Curie usó pecblenda de Jáchymov para aislar el radio que, como ahora sabemos, es un producto de la desintegración del uranio. 
La extracción se produce en estos lugares por el contenido en radio. Como seguramente sabes el radio contenido en las menas de uranio se usa para hacer pintura luminosa para los diales de los relojes y otros instrumentos. El uranio es un subproducto que se viene usando como pigmento amarillo. 
En los Estados Unidos la primera mena de radio/uranio fue descubierta en 1871 en una mina de oro cerca de Central City, en Colorado. Sin embargo la mayor parte se produce en la meseta del Colorado, entre Utah y Colorado, asociada a la extracción de vanadio. Aquí compramos oficialmente vanadio, pero pedimos que no lo purifiquen. Nosotros separamos después el mineral de uranio. No es un sistema muy rentable. Las concentraciones de uranio son bajas. 
Otra fuente de suministro es Port Radium, cerca del lago Gran Oso, en Canadá, donde Eldorado Mining and Refining Limited tiene grandes cantidades de residuos como consecuencia de su extracción de radio. 
Estos minerales de uranio se encuentran en rocas sedimentarias, por lo que no tienen mucho rendimiento para nosotros. 
Desde el punto de vista del rendimiento es mucho más interesante un depósito precámbrico que hay en Katanga, en el Congo Belga, descubierto en 1913, que explota la Union Minière du Haut Katanga. Nuestros amigos ingleses nos han tenido que echar una mano para conseguir que reabrieran la mina, que estaba inundada, y comenzasen a suministrarnos. 
Pero si obtener uranio nos está costando trabajo, obtener el que nos interesa mucho más. El uranio consiste en un 99,3% de uranio-238 y un 0,7% de uranio-235, pero sólo este es fisible. Ambos isótopos son químicamente idénticos y tenemos que separar el U-235 del U-238. En Oak Ridge y aquí nos hemos devanado los sesos ideando métodos de separación. 
El método más obvio, la centrifugadora, falló desde el primer momento. Ahora estamos usando separación electromagnética, difusión gaseosa y difusión térmica. A Groves se le ocurrió la idea de que el producto de una planta fuese la materia prima de otra, por lo que te puedes hacer una idea de la productividad. Tras todos estos años y esfuerzos no tenemos ni 50 kg. Con estas limitaciones no podemos ni plantearnos hacer pruebas.
La alternativa
Nos planteamos entonces aprovechar la disponibilidad de U-238 para obtener plutonio-239 que también es fisible. En un reactor nuclear bombardeamos uranio natural con neutrones. El U-238 se transmuta en U-239, que se desintegra rápidamente, primero en Np-239 y después a Pu-239. De supervisar todo esto se están encargando Fermi y Compton en un juguetito que se han construido en Oak Ridge al que llaman reactor de grafito X-10.
El problema es que sólo se transforma una pequeña cantidad de U-238, por lo que tenemos que separar el Pu-239 químicamente del uranio que no ha reaccionado, de las impurezas iniciales y de otros productos de fisión. De esto se han encargado Seaborg y Thomson con un proceso que llaman del fosfato de bismuto (otro dolor de cabeza que no viene al caso que te cuente ahora). Lo que hacen es jugar con los estados de oxidación del plutonio +4 y +6 en disoluciones de fosfato de bismuto. En las condiciones en las que el estado es +4 el plutonio precipita; en las que es +6 se queda en disolución y todo lo demás precipita. Ya te haces una composición de lugar.
Todo este trabajo con el plutonio se basaba en las propiedades que habíamos estudiado con plutonio-239 fabricado en un ciclotrón. Este Pu-239 era extremadamente puro y sólo lo pudimos crear en cantidades muy pequeñas. Cuando recibimos el primer envío desde Oak Ridge Segrè se dio cuenta de que allí había más Pu-240 del deseable, con lo que teníamos un 500% más de riesgo de fisión espontánea que con el Pu-239 puro del ciclotrón. Cuando se lo comento a Seaborg, va y me recuerda un informe que hizo hace más de un año en el que predecía que el Pu-239 puede absorber un neutrón y convertirse en Pu-240. Que él, desde el punto de vista químico, se lava las manos: si separar U-235 del U-238 era dificilísimo, separar Pu-239 del Pu-240 es prácticamente imposible.
En el dispositivo que tenemos diseñado para el U-235, que es una especie de tubo de cañón, tenemos separadas masas de material fisible que en el momento de activación son empujadas la una contra la otra por explosivos convencionales. Pero esto no lo podemos hacer con el plutonio, porque en cada trozo se podría perder suficiente energía como para dispersar la masa crítica con sólo que se desintegrase un poco de plutonio.


El problema
Necesitábamos un diseño alternativo. Neddermeyer propuso el de la implosión que, después de estudiarlo concienzudamente, nos parece viable y, a decir verdad, nuestra única esperanza de ser capaces de producir más de un dispositivo. En este método usamos explosivos para compactar una estructura subcrítica de material fisible en una forma más pequeña y densa. Cuando los átomos fisibles están empaquetados más densamente el ratio de captura neutrónica aumenta y la masa pasa a ser masa crítica. Como, en el caso que nos plantemos, el Pu-239 tiene que desplazarse un trayecto muy corto dentro del dispositivo y se mantiene a baja densidad, disminuimos la probabilidad de que se produzcan las pérdidas fatales que origina el otro método.
Las investigaciones de Neddermeyer apuntan a que vamos en la buena dirección. Pero las dificultades teóricas e ingenieriles son mucho más complejas de lo que anticipamos. Estamos colapsados. Adjuntos encontrarás los informes de Neddermeyer y los datos que puedas necesitar.
Post scriptum:
Prefiero ponerte aquí por su importancia una pequeña nota sobre normas que sí debes memorizar y cumplir a rajatabla. Las otras te las adjunto y son las habituales de seguridad en instalaciones militares de alto secreto que ya conoces.


Higiene en las instalaciones
Debes evitar todo contacto con el material fisible o sus contenedores. Debes usar bata, guantes y mascarilla si entras en el laboratorio. Se ha detectado en trabajadoras de empresas de relojería que pintan con radio muchos casos de cáncer. Muller publicó en 1927 que la radiación produce mutaciones genéticas. Además puede quemar la piel con facilidad. Las dosis altas de radiación son incompatibles con la vida.
  • Estás seguro, Robert, ¿un matemático?
  • Seguro, Groves. Si Johnny no lo resuelve, no lo resuelve nadie.

Hacía sólo dos horas de esa conversación y Robert la rememoraba, nervioso, mientras esperaba en la estación. Nunca antes había dependido tanto su carrera de otra persona.

Johnny bajó del tren con su traje de tres piezas impecable más propio para uno de los típicos tés de Princeton, a pesar de venir al desierto de Nuevo México. Tras los saludos habituales fueron directamente al grano. Johnny leyó el informe en el coche y ojeó los documentos adjuntos durante media hora. Después se quedó mirando el paisaje en silencio. Silencio que Robert respetaba; sabía que Johnny estaba pensando. Cuando ya divisaban las cercas del complejo Johnny habló:
  • Necesitaré un sitio tranquilo en el que trabajar. Donde nada ni nadie me moleste. Y necesitaré a las dos mejores computadoras, y por mejores entiendo que hagan sus cálculos bien a la primera, con rapidez y pulcritud.
  • Del lugar no te preocupes. Te he reservado un pequeño bungalow en el extremo de la base donde no te molestará nadie, yo me encargo de eso. Respecto a las computadoras le pediré a Feynman que las seleccione.
  • ¿El chico de Bethe? Bien.
  • Oye, Johnny, ¿por qué dos?
  • Porque existe la posibilidad de que genere ecuaciones al doble de velocidad de lo que una computadora competente pueda calcular. Y no pienso pasar mi tiempo aquí esperando a que alguien termine de sumar.
  • Ya veo. ¿Cuando quieres empezar?
  • Ya he empezado. Estoy convencido de que el problema es básicamente geométrico.
La noticia de que Johnny estaba en las instalaciones corrió como la pólvora. Robert tuvo que dar órdenes estrictas para que nadie se acercarse a saludarle, por muy amigo, compatriota o colega que fuese.

La luz en el bungalow de Johnny no se apagó esa primera noche hasta bien entrada la madrugada. Había mandado recado de que no necesitaría a las computadoras hasta las 7 de la mañana. A las 12 del día siguiente pidieron unos sándwiches de la cantina. A las 9 de la noche las computadoras, visiblemente agotadas, regresaron a sus habitaciones del pabellón de mujeres. Johnny seguía despierto a las 2 de la madrugada. Los guardas lo veían pasear arriba y abajo en el saloncito del bungalow estudiando lo que parecían ser los mismos papeles una y otra vez.
  • Profesor, eeer...Johnny está aquí.
  • Gracias, Anne. Pasa, pasa, Johnny. ¿Necesitas alguna cosa? Siéntate.
  • Sí, un coche que me lleve a la estación. Tal y como te dije es un problema puramente geométrico. Aquí tienes el resultado.
  • Pero...
  • Está más que comprobado. Funcionará. Sólo tienes que encontrar los explosivos de velocidades adecuadas. Kistiakowski es mejor que yo en eso. Dale este papel, él sabrá lo que tiene que hacer. Aquí tienes los cálculos y aquí mis conclusiones. Tu tubo de cañón se ha convertido en un hombre gordo, me temo. Léelas que me voy a casa, no aguanto el desierto.
El documento no podía ser más breve.

Conclusiones

No sólo estoy de acuerdo con que la implosión reduce el riesgo de predetonación, sino que además considero que hará un mejor uso del material fisible disponible.
Muchos de los problemas que Neddermeyer se ha encontrado surgen de usar una configuración cilíndrica. En documentos adjuntos encontrarás la demostración de que la geometría esférica es la óptima.
Recomiendo el uso de lentes explosivas para configurar una onda de choque implosiva que garantice una geometría esférica. Estas lentes explosivas están constituidas por explosivos de distinta velocidad, rápidos y lentos, cuya onda expansiva se combina hacia dentro para obtener la geometría buscada. Los parámetros a buscar experimentalmente están dentro de los rangos que te especifico en el documento adjunto.
Es muy probable que la configuración óptima, dependiendo de los explosivos disponibles y sus características, esté constituida por 20 hexágonos y 12 pentágonos alrededor del núcleo esférico de material fisible, según este esquema:

                                           

  • ¿Están claras?
  • Diáfanas.
  • Pues me voy. ¿Está el coche?
  • No vas a ver a los muchachos. Están deseando saludarte.
  • No, son demasiados. Ya he charlado un rato esta mañana con Ulam y Feynman y ya es suficiente para mí. Hasta nos han hecho una foto. Sólo diles que von Neumann estuvo aquí. Ellos entenderán.
                                                                       

Pasados los años Robert conservaba una copia de aquella foto. Representaba para él el momento cumbre del proyecto antes de la prueba, cuando supo que lo lograrían: en la foto aparecían sus muchachos agotados después de meses dando lo mejor de sí mismos y un genio venido de otro mundo que solucionaba con matemáticas lo que aquellos físicos y químicos brillantes metidos a ingenieros no alcanzaban.








Esta entrada es la modesta respuesta de Experientia docet al reto de redactar un texto con la capacidad de participar en 7 carnavales (matemáticas, física, química, biología, geología, tecnología y humanidades).

A efectos prácticos esta entrada es una participación de Experientia docet en la XVIII Edición del Carnaval de Química (en XdCiencia), en la XXXV Edición del Carnaval de la Física (en Últimas noticias del cosmos) y en la 3,1415926 del Carnaval de Matemáticas (en Series divergentes).





sábado, 6 de octubre de 2012

Eso es lo que ellos harían




La carta

Robert miraba la carta con curiosidad. Weisskopf era una persona tranquila y razonable y algo importante tenía que suceder para que marcase aquella misiva como secreta. Había llegado a la universidad de Rochester en el 37, gracias a las influencias de Bohr y a su propia valía como físico. Sin embargo, en la profesión muchos eran de la opinión de que su carrera no era todo lo brillante que podría ser por sus inseguridades matemáticas.

Robert seguía mirando la carta, sumido en sus recuerdos, reflexionando antes de abrirla, intentando adivinar qué contenía. Weisskopf era vienés y se había doctorado en Gotinga con Born y Wigner en 1931, poco después de que lo hiciese el propio Robert. Después había estudiado con los grandes: Heisenberg, Schrödinger, Pauli y, sobre todo Bohr, que lo acogió y guió en Copenhague, consciente de su valía. Weisskopf mantenía contacto con todos los emigrados de Alemania y estaba al tanto de las últimas noticias de la comunidad de físicos alemanes. Tendría que ser algo de eso.

Nada podría haber preparado a Robert para el contenido de la carta. La releyó dos veces, incrédulo: Weisskopf se ofrecía para secuestrar a Heisenberg.

Diez años

Hacía solo diez años, que a Robert le parecían una eternidad, que Walton y Cockcroft habían bombardeado litio-7 con protones consiguiendo dos partículas alfa. ¡Cómo habían celebrado la noticia! ¡Se había partido un núcleo atómico por la mitad! La física era una fiesta entonces. El mismo año Chadwick descubría el neutrón y dos años después Fermi y los suyos bombardeaban uranio con él, pero no interpretaban bien los resultados. Ida Noddak se dio cuenta de que podía haber ocurrido que el núcleo se hubiese partido en trozos, pero nadie le hizo caso entonces, ¡qué sabría la química esa!

Para esa época Alemania ya sabía que vivía en una dictadura nazi. Hahn, Meitner y Strassmann comenzaron a sentir la presión en el Kaiser Wilhelm de Berlín, ya que Meitner era judía. Consiguieron seguir con sus experimentos reproduciendo el de Fermi hasta 1938, cuando Meitner tuvo que huir temiendo por su vida. Poco después recibió una carta de Hahn explicando que habían detectado bario en los residuos tras el bombardeo de uranio con neutrones. Meitner y su sobrino Frisch, ambos refugiados en Dinamarca, dieron una explicación sencilla: la fisión de núcleos pesados era posible.

La interpretación del resultado que dieron Meitner y Frisch cruzó el Atlántico con Bohr, extendiéndose rápidamente por los Estados Unidos. El 25 de abril del 39, Fermi y su equipo, en la Universidad de Columbia, consiguieron la primera fisión estadounidense, identificando el isótopo uranio-235 como el más probable núclido fisible.

Mientras tanto, los teóricos no estaban ociosos. Szilárd, también emigrado a los Estados Unidos, se dio cuenta de que el bombardeo de uranio con neutrones podía provocar una reacción en cadena. Rápidamente se puso en contacto con Fermi y con Joliot, que trabajaba en el mismo campo en Francia, para que no publicasen sus resultados, temeroso de que el militarismo alemán fuese consciente de las posibilidades del descubrimiento. Fermi no publicó, pero Joliot sí: el número promedio de neutrones emitidos en una fisión de uranio-235 era de 3,5. Los resultados se confirmaron rápidamente con la cifra corregida a 2,6. Los reactores nucleares pasaban a ser una posibilidad real. Las bombas atómicas también. El 1 de septiembre Alemania invadía Polonia.

El grupo de exiliados húngaros, el propio Szilárd, Teller, Wigner, estaban muy preocupados con la posibilidad de que Alemania construyese una bomba atómica. La única solución, según su punto de vista, era que los Estados Unidos se adelantasen. El 11 de octubre el presidente Roosevelt recibía una carta firmada por Einstein y redactada por Szilárd explicando la situación, y decidía formar un comité para supervisar los trabajos con el uranio. Los estadounidenses sabían de la existencia en Alemania de la Uranverein , el Club del Uranio, desde su creación ese mismo año y también conocían que Heisenberg formaba parte de ella.

Entre el 15 y el 22 de septiembre de 1941 Heisenberg acudió a la ocupada Dinamarca para una serie de conferencias y para discutir la fisión nuclear con Bohr. Éste huiría poco después a Inglaterra, donde contó a quien quisiera escucharle que los alemanes estaban trabajando seriamente en el desarrollo de armas nucleares.

La Uranverein había sido transferida al Consejo de Investigación del Reich en julio de 1942, pero las alarmas ya llevaban disparadas hacía tiempo: en junio se había constituido el Distrito de Ingeniería Manhattan, al que todo el mundo se refería como “el proyecto”. Los servicios de información afirmaban que el Consejo de Investigación del Reich había pasado a depender del Ministerio de Armamento y Municiones. Todo apuntaba a que Heisenberg dirigía el programa alemán para el desarrollo de una bomba atómica.

La propuesta

Robert, que desde septiembre era el director científico del proyecto, se encontraba sumido de lleno en la vorágine administrativa y de seguridad que lo rodeaba. Él, que no había sido ni siquiera director de su departamento de Berkeley, ahora tenía la responsabilidad de reclutar y coordinar a un equipo que el calculaba de cientos de científicos e ingenieros. Había sido un mes agotador. Y ahora la carta venía a mostrarle una nueva faceta desconocida para él de la condición humana.

Weisskopf informaba de noticias alarmantes que se contenían en otra carta que había recibido de Pauli, que desde 1940 trabajaba en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. Pauli le informaba de que Heisenberg tenía programado dar una conferencia en Suiza, donde Pauli tenía toda una red de conocidos tras años de trabajar allí, como bien sabía Robert que hizo allí con él su postdoctorado. Weisskopf también decía que había discutido el asunto con Bethe, y los dos pensaban que debería hacerse algo al respecto inmediatamente.

Robert era hombre de acción y respondió inmediatamente. El asunto había que cortarlo de raíz. Agradeció a Weisskopf la “interesante” carta y le informó de que ya tenían esa información por otras vías; de que las autoridades de Washington estaban informadas y que, lo más probable, era que no se volviese a hablar del asunto entre ellos. Se tomó un tiempo para asegurarle que las autoridades tomarían las medidas necesarias.

Concluida la respuesta, Robert volvió a leer la frase que había llamado su atención y que revelaba hasta qué punto la guerra cambia a los hombres, académicos brillantes incluidos:

“Creo que lo mejor que se puede hacer en esta situación sería organizar el secuestro de Heisenberg en Suiza. Eso es lo que los alemanes harían si, por ejemplo, tú o Bethe aparecieseis por Suiza”.

Epílogo

En octubre de 1942, a consecuencia de la carta de Weisskopf, los servicios secretos consideraron todas las posibilidades. Finalmente se decidieron por no hacer nada, ya que el secuestro de Heisenberg alertaría a los nazis sobre la importancia que se le daba por parte de los aliados a la investigación nuclear.

Mucho después se volvió a valorar la posibilidad de secuestrar o asesinar a Heisenberg. En 1944 el agente Morris “Moe” Berg, nombre en código “Remus”, de la OSS (predecesora de la CIA) recibió como misión seguir a Heisenberg, de nuevo en Suiza, dejando a su discreción asesinarlo o no. Para ello el antiguo jugador de baseball y graduado por Princeton y Columbia, recibió formación en física nuclear con objeto de asistir como estudiante a la conferencia que Heisenberg iba a impartir en la Technische Hochschule de Zúrich. En un auditorio repleto de agentes nazis debía evaluar hasta qué punto Heisenberg era una amenaza habida cuenta del avance aparente en el desarrollo de armas nucleares y obrar en consecuencia. Berg decidió que Heisenberg no era una amenaza.

viernes, 20 de julio de 2012

Una aproximación a la leyenda del mecanismo de Higgs (relato fragmentario)


En el comienzo sólo existía una, unificada y todopoderosa fuerza llamada la Superfuerza para gobernar el Universo. Pero una fracción minúscula de segundo después de que el universo comenzase a ser, la Superfuerza comenzó a descomponerse, proveyendo sucesivamente para la Gravedad que actúa en todo el Universo y la Forzuda (la lamada Carcelera, la que mantiene atrapados a los Quarks dentro de las prisiones Protón y Neutrón). 

Tras parir a Gravedad y Carcelera, la Superfuerza quedó reducida a tres hermanos mellizos: Electricidad, Magnetismo, y Debilucha (una radioactivista que establecería la vía de escape de las macroprisiones Núcleo conocida como desintegración beta). Los tres hermanos eran en esta época como si fuesen uno y sus sirvientes llamados Fotón, W+, W- y Z, vivían con ellos en paz y armonía. Los sirvientes se parecía mucho entre sí y se comportaban igual.
Los Mellizos dentro de Superfuerza. Debilucha de pie. Nótese la mirada libidinosa de Electricidad a Magnetismo.

Pero no seguirían así mucho tiempo. Un campo misterioso permeaba el Universo. Un campo extraño que, como Magnetismo o Gravedad, podía rodear a un objeto pero que, a diferencia de ellos no asociaba una dirección. No apuntaba a ninguna parte, simplemente estaba. A diferencia de los hijos de la Superfuerza, los orgullosos y omnipotentes Vectoriales, ese campo era un humilde Escalar. Su nombre revelaba su baja extracción: Campo de Higgs.

El Campo de Higgs tenía problemas psiquiátricos. Los especialistas dirían después que tenía rasgos esquizoides y paranoides o, según otros, doble personalidad compleja. Esto quería decir que tenía aspectos de sí mismo que eran imaginarios entrecruzados con otros que eran reales. La cuestión es que familiares y amigos para poder entenderlo y relacionarse con él lo trataban como si fuese cuatro (en la escuela, los campiños, crueles, le cantaban “Higgs tiene cuatro dimensiones, Higgs tiene cuatro dimensiones”) y hacían la vista gorda porque tuviese un sirviente capaz de satisfacer sus cuatro facetas, un sirviente cuatridimensional, que en realidad eran cuatro.

Y entonces ocurrió. La Gran Guerra que cambió el Universo. El Campo de Higgs interactuó con los Mellizos.

Fue una guerra noble, en la que los señores mandaron a sus sirvientes a luchar. Debilucha, cuyo nombre es harto engañoso, hizo gala de las habilidades que después la harían famosa y dirigió a sus tres sirvientes (W+, W- y Z) en el combate con tal destreza que cada uno de ellos salió triunfante de su colisión con un sirviente del Campo de Higgs, enguyéndolo. Por esta victoria les fue concedido el más alto honor, tomar botín, la masa.

Sin embargo Electricidad y Magnetismo, centrados en lo que después se supo que era un amor incestuoso, fracasaron miserablemente. Como resultado de la Gran Guerra W+, W- y Z consiguieron masa, Fotón huyó cobardemente a la máxima velocidad permitida y quedó libre, aunque oculto y huidizo, el cuarto sirviente del Campo de Higgs.

Algunos trovadores comenzaron a contar la leyenda del “mecanismo de Higgs”, ya se sabe el atractivo que para algunos tienen los perdedores. Según ella el Campo de Higgs dio masa a los sirvientes, que dijeron pertenecer a la tribu de los Bosones, los portadores de fuerza, W+, W- y Z y no sólo a éstos, sino a los Quarks y a los Electrones. La leyenda también afirmaba que el sirviente de Higgs era un bosón. A partir de aquí ya los libros de historia ortodoxos coinciden más.

Cuando el Universo comenzó a enfriarse ligeramente, los Quarks vivían en una comuna gigantesca, la famosa Sopa de Quarks, pero con el tiempo y el enfriamiento consiguiente, Forzuda, acusándolos de colaboracionistas empezó a encerrarlos de tres en tres en las prisiones Neutrón y Protón. La eficiencia administrativa llevó a la creación de asociaciones carcelarias llamadas Hidrógeno, Helio y Litio. Gravedad entró a colaborar y empezó a unir esas primeras asociaciones en centros de concentración llamados Estrellas. Las agrupaciones territoriales de Estrellas fueron llamadas Galaxias.

Las condiciones de hacinamiento en las cárceles estelares llevaron a fusiones y adquisiciones de las asociaciones carcelarias menores, creando nuevas más grandes y complejas: Carbono, Oxígeno, Hierro. En esta época comenzaron a producirse motines en algunas estrellas. Se volvieron tan comunes que hasta recibieron un nombre, Supernovas. Aún así los Quarks huían de sus prisiones gravitatorias, pero no de las forzudas. Y eso que Debilucha permitía ya escapar a algunos rebeldes vía desintegración beta.

La leyenda no cuenta en qué batallas los Electrones o los Quarks ganaron su masa. Sí sabemos que los sirvientes del Campo de Higgs, aislados y huidizos, eran higgsófagos, peleaban y se comían entre sí, dándose masa entre ellos, deshonrándose. El Fotón cuando no hay nadie alrededor sigue huyendo a máxima velocidad, sólo cuando atraviesa materia la baja algo, como para disimular.

[El Universo mismo escribió la historia original usando Matemáticas. Los humanos estamos aprendiendo el lenguaje para intentar leer el libro completo y no tan sólo fragmentos inexactos e inconexos como éste]




viernes, 25 de mayo de 2012

La leyenda de Helgoland



Yo soy Forseti, el más sabio y elocuente de los Æsir.
Yo soy Forseti, el hijo de Baldr y Nanna.
Yo soy Forseti, la paz de Asgard, hogar de Odín y Frigg.
Yo soy Forseti, el que dirime disputas y es adorado en Forsetalundr.
Yo soy Forseti, el que reside en Glitnir, la del techo de plata y columnas de oro.

Glitnir heitir salr,
hann er gulli studdr
ok silfri þakðr it sama;
en þar Forseti
byggvir flestan dag
ok svæfir allar sakar.

Oye la voz de Forseti, porque él busca la justicia. Escucha, ¡oh mortal!, lo que ha de suceder. Esta es la voluntad del Señor de Hliðskjalf. Tras la Gran Guerra, un hombre del sur llegará al lugar que es verde, rojo y blanco buscando respirar. Pero son las disputas con el jefe vikingo y su lugarteniente las que asfixian su alma. Él es mi elegido. Deberá olvidar lo que ya sabe y aprender lo que ya sabe para darse cuenta de que es diferente. Y de esta forma los mortales verán, pero será borroso; entenderán, pero no comprenderán.



Deät lun, la tierra, así la llaman sus habitantes en halunder. No necesitan más. Pero los germanos del sur la conocen como Heyligeland, la tierra sagrada, porque es la tierra elegida por Forseti, el que preside, der Vorsitzender. Es la isla de Helgoland. Y esta es su leyenda.


El barco rodeó la pequeña isla buscando la ensenada. Por esa parte aparecía ante los escasos viajeros como una pared vertical rojiza. Sin embargo, al alcanzar la ensenada una playa blanquísima daba paso a la dársena. El pueblo empezaba en la misma playa y escalaba la pendiente suavizada del acantilado hasta llegar a la verde planicie superior.

En el pequeño puerto aún podían verse restos de la base que había sido destruida en la primera batalla naval de la Gran Guerra. Pero el viajero no estaba demasiado interesado en la historia. Desde que había zarpado del continente había comenzado a sentirse mejor y ya casi podía decirse que respiraba con normalidad. Mientras el barco iniciaba las maniobras de atraque, observaba con satisfacción que en la estrecha isla no había ni un sólo árbol, ni siquiera un arbusto que levantase más de una cuarta del suelo. Aquel era el lugar ideal para pasar una temporada dedicado a recuperarse de su alergia, leer a Goethe e intentar resolver algunos problemas que con Bohr y sus filosofías cerca eran difíciles de afrontar con tranquilidad. Era el 8 de junio de 1925.

Para el joven Heisenberg la naturaleza era su refugio. En el aislamiento de Helgoland podría dedicarse a pasear, a descansar, a pensar. Efectivamente, a los pocos días su salud estaba reestablecida, los vientos del mar del Norte estaban limpios y abrían sus pulmones. Sus paseos comenzaron a ser más enérgicos y, sin prácticamente nadie con quien hablar, la niebla que había en su mente también empezó a aclararse.

Tras terminar su estancia en Copenhague con Bohr, y el insufrible Kramers, ya de vuelta en su universidad, Heisenberg no había tenido ninguna dificultad en escribir, formalmente desde un punto de vista matemático, unas ecuaciones que expresaban la posición y la velocidad de un electrón como la combinación de las oscilaciones fundamentales de un átomo. Pero cuando insertaba estas expresiones compuestas en las ecuaciones estándar de la mecánica el resultado se parecía mucho al caos absoluto.

Donde debería haber un número aparecían listas de ellos, el álgebra no podía ser más elemental y, sin embargo, explotaba llenando páginas y páginas de fórmulas repetitivas. Durante semanas Heisenberg había intentado diferentes cálculos, jugando con el álgebra desde todos los ángulos que se le ocurrían. Recurrió a su salvavidas habitual, las series de Fourier, pero sin éxito.

Fue en ese punto cuando el aire de Gotinga pareció convertirse en una sopa irrespirable y Max Born le recomendó la isla como alivio para su ataque de asma alérgico.

Durante sus paseos por Helgoland llegó a un primer diagnóstico del problema que después se revelaría fundamental: la dificultad estaba en la multiplicación. Había convertido posición y velocidad de números sencillos a sumas de varios términos. Multiplicar dos números entre sí produce otro número. Multiplicar dos listas de números produce una página entera con todos los términos posibles resultantes de las distintas combinaciones: cada número de la primera multiplicado por todos los de la segunda. Pero ¿qué términos eran importantes? Y ¿cómo deberían sumarse para que el resultado tuviese algún sentido? Aquello era un rompecabezas sin sentido.

Ocurrió entonces, que una noche, cuando se disponía a cenar en el pequeño hostal en el que se alojaba, se encontró con otro huésped, algo extraño en aquel lugar. No fue difícil entablar conversación, no había nadie más en aquella habitación y, después de tanta soledad, resultaba un alivio poder charlar intrascendentemente con alguien. El viajero, que dijo llamarse Gangleri, de una edad indefinida y luciendo una larga barba, afirmaba dedicarse a vagar por el mundo descubriendo sus maravillas. Era magnético, con una curiosidad e inteligencia siempre alertas. Antes de que se diese cuenta, Heisenberg le estaba contando en términos sencillos a qué se dedicaba y cuál era su problema.

Gangleri escuchaba con atención con un brillo en los ojos. Cuando el joven físico terminó de hablar, sonrió y, bajando el tono de voz tanto que apenas susurraba, dijo: “Deja de pensar como un hombre. Piensa como lo harían los dioses, para los que el orden es de la máxima importancia”. Tras mirar fijamente a los ojos a Heisenberg y sonreír enigmáticamente, se levantó y dio las buenas noches. Nadie volvió a verlo.

Heisenberg se quedó un rato más fumando. No podía dejar de sonreír pensando en lo que Ganglieri había dicho y, no porque le diese la menor importancia, sino porque le recordaba a la mezcla de física y misticismo que en el Instituto de Copenhague le habían contado que era tan del gusto de Einstein.

Una cosa llevó a otra y en la mesa del comedor Heisenberg sacó sus papeles para dar un poco de forma a sus pensamientos del día. Había intentado olvidarse de las matemáticas y concentrarse en la física. Los elementos de su álgebra eran oscilaciones, cada una representando una transición de un estado a otro. El producto de dos de estos elementos debería representar una doble transición, de un estado a un segundo y de éste a un tercero. Entonces le pareció escuchar la voz de Gangleri: el orden. Reflexionó: la forma de ordenar esta tabla de multiplicaciones era poner juntos los elementos que correspondían al mismo estado inicial y final, sumando todos los intermedios posibles. De esta manera tenía una regla de multiplicación que era a la vez manejable y con sentido. Y, satisfecho, se fue a la cama.

Pero no pudo dormir. A las tres de la mañana ocurrió. Lo que había garabateado sin pensar demasiado en la mesa del comedor podía ser más importante de lo que había creído. ¿Y si los cálculos demostraban que había dado en el clavo? Incapaz de conciliar el sueño saltó de la cama y se puso a trabajar en un estado de gran excitación. Era tal su nerviosismo que cometió innumerables errores aritméticos elementales. Tras horas de trabajo y para su asombro y estupefacción obtuvo una respuesta: sus extrañas matemáticas daban como resultado una energía para el sistema que era consistente, pero siempre y cuando la energía tomase valores discretos, no continuos. ¡Su sistema daba una energía cuantizada sin que hubiese que introducir la cuantización entre las hipótesis de partida!

Nunca antes había ocurrido esto. La hipótesis de Planck había que introducirla “a mano” en algún momento. Pero no en su sistema. Él había escrito las ecuaciones estándar para un sistema mecánico sencillo, había insertado sus expresiones compuestas para la velocidad y la posición, aplicado su nueva regla de multiplicación y la cuantización surgía de las matemáticas. La energía de un sistema mecánico se autocuantizaba. Sin más.

Entusiasmado salió al exterior y corrió a una de las rocas de la orilla donde se tumbó a disfrutar del sol naciente, embelesado con su descubrimiento, en éxtasis.

En el camino de regreso a Gotinga sólo una cosa le preocupaba. Su método de multiplicación no era reversible. Los matemáticos dirían que no era conmutativo: a por b no daba el mismo resultado que b por a. Pero los dioses le favorecían. Gotinga era el Olimpo de las matemáticas y su jefe, Born, tenía una formación matemática de primer nivel. Cuando Heisenberg le presentó un borrador con su descubrimiento, tras la sorpresa inicial, a Born no le costó identificar que lo que estaba viendo no era más que una forma de una oscura, y casi olvidada, rama del álgebra llamada álgebra de Grassmann, en la que los elementos no eran números sino disposiciones de números llamadas matrices. Tras algunas pequeñas correcciones, Born mandó a publicar el escrito rápidamente en Zeitschrift für Physik, ya habría tiempo de refinarlo.

A los pocos días, Born informaba a Einstein del hallazgo. En la nota que le envió decía “parece muy místico, pero ciertamente es correcto y profundo”.

Había nacido la mecánica cuántica.




Notas:

  1. Esta entrada es una participación en la Edición 3.1415 del Carnaval de Matemáticas que acoge Gaussianos.
  2. Lo que antecede es creación mía. No existe una Leyenda de Helgoland fuera de esta entrada. Eso sí, está basada en hechos reales.
  3. Ningún nombre de esta entrada está inventado ni está elegido al azar. Todos remiten a a algo cuyo hallazgo dependerá de la curiosidad del lector.


sábado, 24 de diciembre de 2011

Un reflejo de la Tierra





Noyori subió con esfuerzo a su nave. Tras dos años en Terraforma-5.1 con gravedad artificial de 0,9 g y dos meses en la nave sin ella, moverse en este planeta de masa sólo un cinco por ciento mayor que la Tierra se le hacía muy trabajoso a pesar del exoesqueleto motorizado que usaba. Se sentó pesadamente en la pequeña sala de comunicaciones y comenzó a preparar su primer informe, exclusivo para la comandante Paulze. A través de la pequeña ventana se extendía un macizo de árboles que, a primera vista, le recordaba a los de su Hokkaido natal. Había que fijarse en los detalles para darse cuenta que aquellos no eran pinos y abetos, sino especies completamente diferentes.

A Noyori le estaba costando editar la información. Todo lo que viese, oyese u “oliese”, así como su biométrica, quedaba grabado y sería enviado como archivo adjunto. Pero la comandante quería su opinión. Él era piloto de combate, una persona entrenada en seguir protocolos y habituado a tomar decisiones rápidas en caso de necesidad, no un científico, aunque tuviese acreditación C3. Él no tenía que estar editando aquello. La explosión de Terraforma-4.7 cuatro años terrestres antes había dejado a Terraforma-5.1 como la única estación operativa en todo aquel sector de la galaxia. Terraforma-4.7 había sido un centro de investigación y adiestramiento, con lo que con la explosión desaparecieron buena parte de los científicos de niveles C4 y C5. Un científico era algo muy preciado en aquellos momentos, demasiado como para enviarlo a una misión casi de rutina como aquella.

Decidió que describiría sólo los hechos, sin aventurarse a dar ningún tipo de hipótesis explicativa. Ya habría tiempo para aquello. Comenzó contando sus intentos fallidos de contactar con la base de Carroll 23c durante la aproximación. No le preocupó demasiado, era habitual que las comunicaciones desde la superficie en algunos planetas fuesen precarias debido a la presencia de ionosferas muy densas, y estaba acostumbrado a encontrar su camino, a volar “ciego”. Tampoco esperaba recibir respuesta. Después de todo, lo que había hecho que la comandante Paulze le enviase era que no había ningún tipo de comunicación proveniente de Carroll 23c. Tras haber recibido sin problemas más de 30 informes, las comunicaciones con la base habían cesado por completo. Si habían tenido problemas con la antena de superficie, no constaba que la ionosfera del planeta fuese particularmente importante, alguno de los dos miembros del equipo habría podido usar la nave auxiliar para ascender hasta una altura suborbital y enviar sus informes desde allí. Pero hacía dos meses y medio que Carroll 23c no enviaba ningún tipo de dato.

La causa del problema se le hizo evidente durante la aproximación final. La antena había caído como consecuencia de un desprendimiento de rocas y podía verse hecha un amasijo en el fondo de un barranco. Esos inútiles habían colocado las radiobalizas en el mismo lugar, seguro. Y es que estos exploradores eran demasiado jóvenes y demasiado inexpertos. La política de natalidad cero del gobierno confederal estaba dando sus frutos: la gente bien formada prefería quedarse en la Tierra superpoblada ganando buenos sueldos en vez de dedicarse a colonizar la galaxia. Este trabajo había quedado para los jovenzuelos que no querían, o no podían, alcanzar la acreditación C2 y para los que la ACCE, Agencia Confederal para la Colonización Espacial, necesitada de mano de obra, era la salida fácil y bien pagada. Al fin y al cabo todo, o casi todo, estaba automatizado.

Vio a Sánchez nada más posicionar la nave para el descenso. Estaba acurrucado en posición fetal debajo de una especie de abeto, justo enfrente de la entrada al pequeño edificio de una sola planta y aspecto metálico de la base. Noyori había detenido los motores y enviado el mensaje estandarizado de “Llegada sin problemas”. Aunque las lecturas de oxígeno eran normales, confirmando las informaciones que decían que la concentración de oxígeno en Carroll 23c era sólo algo superior a la de la Tierra, y la temperatura eran unos agradables 298 K, el piloto salió con aprensión al aire libre; eso de moverse sin traje presurizado se le hacía muy raro.

Sánchez no se movía, ni siquiera para respirar. Se acercó al cadáver con su arma reglamentaria activada. Sánchez estaba acurrucado, abrazándose las rodillas. No se apreciaban señales de violencia, aunque podían verse marcas en el suelo, seguramente de pequeños animales locales que habían intentado rasgar sin éxito el tejido que cubría todo el cuerpo del explorador. Su cara tenía una expresión pacífica, como la del que está durmiendo, pero lo marcado de sus huesos, cuando por las señales de descomposición no debía de llevar más de cinco días muerto, no era normal. El resto de su cuerpo también se veía extremadamente delgado. Una idea atravesó súbitamente la mente de Noyori, y un escalofrío recorrió su dolorida espalda, escenas como esta las había visto en la guerra de Mongolia y luego otra vez en el conflicto del este de África. Era algo inconcebible, que no podía ser y, sin embargo...los que morían de hambre tenían ese aspecto.


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