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jueves, 5 de agosto de 2021

_- Grete Hermann, la matemática, filósofa y educadora que encontró un fallo en la teoría cuántica de su época pero fue ignorada durante treinta años

_- Fuentes: https://mujeresconciencia.com/

En la historia de la mecánica cuántica, pocos nombres pueden competir con el de Shrödinger y su famoso gato. La mayoría de ellos han quedado olvidados y son completos desconocidos para el público general a pesar de sus importantes aportaciones. Entre ellos se encuentra el de Grete Hermann, una mujer inteligente y versátil que trabajó en las áreas de la física, las matemáticas, la filosofía y la educación, que fue una adelantada a su tiempo en algunas de esas ramas científicas y que llevó a cabo trabajo que se reveló pionero en la interpretación de la teoría cuántica.

Hermann nació en Bremen, Alemania, en 1901. Fue la tercera de siete hijos de una familia protestante de clase media. Sus dos abuelos eran pastores protestantes y su padre era comerciante aunque en sus últimos años se convirtió en vendedor ambulante. Su madre fue también una mujer de intensos sentimientos religiosos, algo que ella no heredó.

Como mentora, otra matemática: Emmy Noether
Comenzó a estudiar en la escuela de Bremen, y a los 20 años ya tenía la formación para dar clases en escuelas de secundaria. Más adelante continuaría su formación pedagógica. Pero de 1921 a 1925 se centró en otras áreas de conocimiento, concretamente en el estudio de matemáticas y filosofía en la universidad de Gotinga, uno de los centros mundiales de la investigación matemática en aquel momento. Hermann se convirtió en pupila y protegida de una de las figuras más reconocidas de las matemáticas del siglo XX: Emmy Noether.

La principal línea de investigación de Noether era el desarrollo del álgebra abstracta y gracias a su trabajo consiguió encontrar una respuesta mucho más simple al teorema de Lasker, que hoy de hecho se conoce como Lasker-Noether. Además, sus aportaciones a la física teórica revelaron una conexión general importante entre las leyes de la conservación y de la simetría,

En 1926, Hermann obtuvo su doctorado bajo la dirección de Noether. Mientras que su mentora tendía a la abstracción, la tesis de Hermann era más bien una vuelta a la computación que se había utilizado ampliamente durante el siglo XIX: probó que la demostración de Noether del teorema de Lasker-Noether se podía convertir en un algoritmo de computación primaria mucho antes de que los ordenadores fuesen algo común y de que esa computación tuviese una eficacia real.

De las matemáticas a la filosofía, la ética y la política
Grete Hermann.
Pero en este tiempo cultivó también su interés por la filosofía, y trabajó como asistente del filósofo Leonard Nelson entre 1926 y 1927. Tras la muerte de éste continuó colaborando con su grupo. En 1932 publicó un tratado sobre filosofía de la ética y la educación. En esa época se convirtió en una activa defensora del socialismo. Nelson creía en el socialismo liberal, se manifestaba contra las injusticias sociales y la glorificación del capitalismo. En 1926 participó en la fundación de un grupo de jóvenes socialistas radicales (el ISK) al que Hermann también se unió y que recibió el apoyo de intelectuales europeos de renombre, entre ellos el de Albert Einstein.

También continuó participando en este movimiento tras la muerte de Nelson. En 1932 comenzó a trabajar como editora para un periódico asociado, Der Funke (La Chispa). El ISK participó en la formación de un frente unido contra el ascenso del partido nazi y fue uno de los grupos más activos de la resistencia durante la Segunda Guerra Mundial.

Una demostración ignorada durante décadas A principios de los años 30 trabajó con reputados físicos como Heisenberg o von Weizsäcker en Leipzig, y de hecho su trabajo más conocido fue el descubrimiento en 1935 de un error de lógica en la supuesta demostración de John von Neumann de que es imposible que existan variables ocultas en la mecánica cuántica. Si bien el error descubierto por Hermann invalidaba el trabajo de von Neumann, su refutación pasó desapercibida durante tres décadas, y por lo tanto la prueba de von Neumann, aunque falsa, siguió dándose por buena hasta que el trabajo de Hermann fue redescubierto en torno a 1965 por John Bell, que demostró también de forma independiente el error del primero.

¿Por qué el trabajo de Hermann fue ignorado durante tanto tiempo y aun hoy la refutación de Bell se conoce mucho más ampliamente que la suya? “La abrumadora autoridad del relativamente ya conocido y estimado von Newmann en contraste con la desconocida mujer matemática probablemente jugó un papel importante”, explica C. L. Herzenberg en esta breve biografía de Hermann. Sin embargo, matemáticos relevantes de la época (hombres también) conocían su trabajo y lo apoyaron, de forma que sigue siendo sorprendente que no tuviese algo más de repercusión.

Otros factores probablemente influyeron. Por ejemplo, que ella además de una mujer joven era una intrusa, llegada a la física cuántica desde el campo de la filosofía y las matemáticas. Y no solo eso: ella era políticamente disidente, con una ideología socialista, de izquierdas, mientras que el establishment científico que debía reconocer su trabajo era por lo general más bien conservador. Esto provocaría a su vez, más adelante, que tuviese que exiliarse fuera de Alemania, impidiendo una carrera académica estable y respetable.

Grete Hermann.
Otros motivos no tenían tanto que ver directamente con ella sino con la época en la que vivió. Si bien el alemán había sido el idioma principal de la física y la ciencia durante años, en ese momento el inglés iba ganando peso. Las obras de Hermann no se publicaban en revistas muy conocidas y su trabajo no se tradujo hasta años después, lo que supuso un obstáculo para que fuese más conocido fuera de Alemania. Por otro lado, el trabajo de von Neumann que ella rebatió era arduo y complejo, y más a menudo se citaba que se estudiaba a fondo, dificultando a otros científicos entender su profundidad y sus posibles errores.

Sin embargo, sí recibió algunos reconocimientos, si bien más modestos de los que su trabajo habría merecido. En 1936 recibió el Premio Richard Avenarius de la Academia Sajona de Ciencias por su trabajo sobre la importancia de la teoría cuántica y la teoría de la física moderna para la teoría del conocimiento.

El exilio durante el régimen nazi
Sin embargo, bajo el régimen nazi, Hermann no podía desarrollar una carrera académica con normalidad en Alemania. En cambio, dedicó parte de su tiempo y esfuerzo a dar clases dentro de la resistencia sobre temas como filosofía, teoría política y valores éticos. En sus lecciones discutía a menudo sobre la ética de la resistencia frente al régimen nazi. Junto con Nelson y Minna Specht ayudó a desarrollar e introducir un nuevo modelo educativo no autoritario. Los tres participaron en la apertura de una nueva escuela en la que se impartían clases tanto para niños como para adultos. Su iniciativa terminó en 1937 cuando los nazis cerraron la escuela.

Para entonces ella ya se había marchado del país. En 1936 llegó a Dinamarca, donde Specht había abierto una escuela similar a la que ambas habían impulsado en Alemania y donde ella también dio clases una temporada. Pero el miedo a que Dinamarca entrase en guerra y Alemania invadiese el país obligó a Hermann a marcharse también de allí a París y terminó en Londres. En 1937 se casó en lo que a todas luces era un matrimonio de conveniencia para obtener la residencia legal en Reino Unido.

Una vez en Inglaterra, Hermann siguió participando activamente en la resistencia contra el régimen nazi, dedicando todo su esfuerzo al trabajo político: fue la líder de la rama londinense del ISK y tuvo un destacado papel en las conversaciones sobre la reconstrucción democrática de Alemania tras la guerra. En 1941 se convirtió en la representante del ISK de la Unión de Organizaciones Socialistas Alemanas en Gran Bretaña, que reunió a distintos grupos de ideologías similares y en 1943 formó parte de la comisión que redactó un programa de acción para un frente socialista unido.

Vuelta a Alemania y a la educación
En 1946, tras el fin de la guerra, se divorció y volvió a Alemania, donde retomó su trabajo en el campo de la educación que el régimen nazi le había impedido continuar. Ocupó cargos de cada vez más responsabilidad: primero trabajó en la reconstrucción y desarrollo de la Escuela de pedagogía de Bremen, cuya dirección asumió en 1947; de 1950 a 1966 fue profesora de filosofía y física; fundó un sindicato de educación y ciencia y participó en actividades educativas y culturales del Partido Socialdemócrata de Alemania (SPD por sus siglas en alemán). De 1954 a 1966 fue también miembro del Comité Alemán para la Educación.

sábado, 27 de junio de 2020

_- Emmy Noether, la mujer cuyo teorema revolucionó la física y a quien Einstein calificó de un absoluto "genio matemático".

_- Cuando la alemana Emmy Noether quiso estudiar matemáticas, no estaba permitido que las mujeres se inscribieran en la universidad.

Años después, cuando consiguió que le dieran permiso para dar clases a estudiantes universitarios, no recibió salario.

Aun así, para Albert Einstein, "la señorita Noether fue el genio matemático creativo más importante que haya existido desde que comenzó la educación superior para las mujeres".

Se le considera la madre del algebra moderna con sus teorías sobre anillos y cuerpos, pero su aporte a la ciencia no se restringe a las matemáticas.

Su trabajo es fundamental para entender la teoría de la relatividad.
Y tampoco se limita a ella.

Noether es clave para comprender todas las teorías de la física.
"Al conocer su historia te preguntas: ¿qué otras contribuciones hubiese hecho una persona con ese tipo de genio matemático si todas las puertas hubiesen estado abiertas para ella desde el primer día?", le dice a BBC Mundo Mayly Sánchez, profesora de Física del departamento de Física y Astronomía de la Universidad del Estado de Iowa, en Estados Unidos.

Sin salario
Nació en 1882 y su padre, el matemático Max Noether, enseñaba en la Universidad de Erlangen, en Baviera.

Emmy Noether nació en el seno de una familia apasionada por las matemáticas. El claustro de esa casa de estudios había dicho que permitir que las mujeres se registraran "derrocaría todo el orden académico".

Sin embargo, dos años después -indica la Sociedad Estadounidense de Física (APS, por sus siglas en inglés: American Physical Society)- Noether fue una de las dos estudiantes a la que se le permitió inscribirse en esa universidad.

Pero no con los mismos derechos que el resto de estudiantes.

Sólo se le permitía entrar como oyente a las clases y eso si los profesores daban la autorización expresa de que podía entrar al aula.

"Pero eso fue suficiente para que pasara el examen de graduación en 1903 y para que calificara a un título equivalente al de una licenciatura", indica Michael Lucibella, autor de la biografía sobre Noether publicada por APS.

"Pasó el año siguiente estudiando en la Universidad de Gotinga, pero regresó a Erlangen cuando la universidad finalmente revocó las restricciones contra las estudiantes y terminó su disertación sobre invariantes para las formas biquadráticas ternarias en 1907", señala el escritor.

Pese a que la universidad dio un paso adelante para permitir a mujeres estudiantes, continuaba excluyendo a las mujeres de tener posiciones en la facultad.

"Noether enseñó en Erlangen por los siguientes siete años sin salario, en algunas ocasiones reemplazando a su padre", indica Lucibella.

"Somos una universidad, no un sauna"
En 1915, el gran matemático alemán David Hilbert trató de llevarla a la Universidad de Gotinga, pero recibió el rechazo de sus colegas en el departamento de matemáticas.

No veo por qué el sexo de los candidatos sea un argumento contra su admisión. Somos una universidad, no un sauna
David Hilbert, matemático

"¿Qué pensarán nuestros soldados cuando regresen a la universidad y encuentren que se les pedirá que aprendan de una mujer?", un profesor se quejó de la propuesta.

A lo que Hilbert respondió:
"No veo por qué el sexo de los candidatos sea un argumento contra su admisión. Somos una universidad, no un sauna".

Noether tuvo que dar clases bajo el nombre de Hilbert por los siguientes cuatro años y sin pago alguno.

Lucibella explica que la esperanza de Hilbert de contar con la matemática en la Universidad de Gotinga era que su conocimiento y experiencia sobre "la teoría invariante -los números que se mantienen constantes incluso aunque sean manipulados de diferentes maneras- pudiera ser llevada a la incipiente teoría general de la relatividad de Albert Einstein, que parecía violar la (ley) de la conservación de energía".

El teorema de Noether
Noether desarrolló un teorema que es clave para entender la física de partículas elementales y la teoría cuántica de campos.

En pocas palabras, "para comprender toda la física más sofisticada", le dice a BBC Mundo Manuel Lozano Leyva, catedrático de Física Atómica y Nuclear de la Universidad de Sevilla.

Una copa de vino para entender un teorema clave en la física.
"Cuando Einstein vio el trabajo de Noether sobre las invariantes, le escribió a Hilbert: 'Estoy impresionado de que esas cosas puedan ser entendidas de una manera tan general. La vieja guardia de Gotinga debería aprender algunas lecciones de la señorita Noether. Se ve que sabe de lo suyo'", indica la biografía de APS.

Pero en qué consiste este teorema.
Le pasamos la tiza al profesor Lozano, quien durante 30 años se lo enseñó a sus alumnos en España.

"El teorema conceptualmente es muy sencillo y matemáticamente muy complicado. Se trata de relacionar la simetría con las cantidades conservadas", le dice el docente a BBC Mundo.

El profesor de Física Manuel Lozano Leyva se declara un enamorado del teorema de Noether.

"¿Qué es una simetría?", empieza.

"Imagínese que tengo una copa de vino en la mano y le digo que cierre los ojos. Mientras los tiene cerrados, giro la copa en su eje y después le digo que los abra. Seguramente no se dará cuenta si la copa se ha movido o no".

"Pero si el giro que hago es perpendicular a ese eje, es decir, le doy la vuelta a la copa, y le digo que abra los ojos, sí se dará cuenta que ha habido una transformación, que le ha pasado algo a la copa".

"Eso significa que la copa es simétrica con respecto a las rotaciones en relación a un eje y no es simétrica respecto a las rotaciones en otro eje".

Es un teorema sumamente elegante, trae la belleza de un concepto de simetría a lo que son los principios de la física

Mayly Sánchez, Universidad del Estado de Iowa
"Ahora piense", señala el profesor, "en cantidades físicas que todo el mundo conoce como lo es la energía, que ni se crea ni se destruye, sino que se transforma. Eso se llama una cantidad conservada".

"Lo que hizo Emmy Noether fue fundamentalmente relacionar la simetría de un sistema con las cantidades físicas que se conservan y esas cantidades son una herramienta fundamental a la hora de plantear problemas y de resolverlos en física".

Y eso afecta a todos los sistemas físicos, desde el sistema planetario hasta un cristal, los metales. "¡Todo!", dice con emoción el profesor.

"El teorema más bello del mundo"
El teorema creado por la científica alemana ha recibido un sinnúmero de adjetivos y no precisamente fríos.

La profesora Sánchez explicándoles el teorema de Noether a sus alumnos en Estados Unidos.

"Lo llaman el teorema más bello del mundo, pero no es solo que sea hermoso por las cuestiones de la simetría sino que es de una potencia matemática tremenda y de una potencia de cálculo fantástica", indica Lozano.

"Mis estudiantes quedaban maravillados cuando se los enseñaba porque, aunque sea matemáticamente difícil de formular, las consecuencias son muy grandes".

"A esta mujer le debemos mucho todos los físicos", señala el académico desde España.

Y esa opinión la comparte la profesora Sánchez desde Estados Unidos.

"Es un teorema sumamente elegante, trae la belleza de un concepto de simetría a lo que son los principios de la física", le dice a BBC Mundo.

"Noether es una de esas figuras en la historia de la física que se te escoden y después la descubres", cuenta.

"Cuando aprendí el teorema por primera vez, me enamoré del concepto. Mi profesor nos dio una clase bellísima de cómo este era uno de los principios más elegantes de la física y, ahora, que enseño la misma materia en el pregrado, todavía me emociono cuando doy esa clase. Es uno de los puntos donde la física y la matemática se conectan de una manera muy bonita".

"Lo que no me dijo el profesor ese día es que el teorema de Noether estaba escrito por Emmy Noether. Nunca me dijo que era una mujer y solo años más tarde, en mi doctorado, descubrí que había sido una mujer la que lo concibió".

"Los chicos de Noether"
Tras el fin de la Primera Guerra Mundial, hubo algunos avances en materia de los derechos de las mujeres en Alemania.

El Nazismo obligó a mentes brillantes como Noether y Einstein a abandonar su país.
"Noether recibió un pequeño salario en la Universidad de Gotinga en 1923", señala Lucibella. "Sin embargo, nunca se le otorgó el rango de profesora titular".

La mayoría de los estudiantes de la matemática eran hombres. Se les conocía como "Los chicos de Noether", indica la Sociedad Estadounidense de Física.

Con el surgimiento del Nazismo en Alemania, Noether tuvo que abandonar la vida académica en su país debido a la puesta en vigencia de una ley que sacaba a los judíos de posiciones gubernamentales y universitarias, recuerda Lucibella.

Noether fue despedida de la casa de estudios de Gotinga.
"Inicialmente recibió a los estudiantes en su casa, pero finalmente fue forzada a abandonar Alemania, junto a muchos otros académicos judíos", señala Lucibella.

Se fue a Estados Unidos, en donde continuó con su vida académica en el Colegio Bryn Mawr de Princeton y en el Instituto de Estudios Avanzados de esa ciudad.

En 1935, le detectaron un tumor en la pelvis. Fue operada y aunque la intervención fue un éxito, una serie de complicaciones la llevaron a la muerte cuatro días después.
Tenía 53 años.

La carta de Albert Einstein en honor a Emmy Noether tras su muerte
"A juicio de los matemáticos vivos más competentes, la señorita Noether fue el genio matemático creativo más importante que haya existido desde que comenzó la educación superior para las mujeres.

En el campo del álgebra, en el cual los matemáticos más talentosos han estado ocupados por siglos, ella descubrió métodos que han probado ser de una importancia enorme en el desarrollo de la actual generación de matemáticos jóvenes.

La matemática pura es, a su manera, la poesía de las ideas lógicas.

Nacida en una familia judía que se distinguió por el amor al aprendizaje, Emmy Noether, quien, pese a los esfuerzos del gran matemático de Gotinga, Hilbert, nunca alcanzó la posición académica que se merecía en su propio país, pero aun así se rodeó de un grupo de estudiantes e investigadores en Gotinga, quienes ya se han convertido en distinguidos profesores e investigadores.

Su desinteresado y significativo trabajo realizado durante muchos años fue recompensado por los nuevos gobernantes de Alemania con un despido, el cual le costó su ingreso para poder mantener su (estilo de) vida simple y la oportunidad de continuar con sus estudios matemáticos.

Sus amigos visionarios de la ciencia en este país (EE.UU.) fueron afortunados de poder hacer las gestiones necesarias con el Colegio Bryn Mawr y (la Universidad de) Princeton para que ella encontrara en Estados Unidos, hasta el día de su muerte, no solo colegas que apreciaron su amistad sino pupilos agradecidos, cuyo entusiasmo hizo de sus últimos años los más felices y quizás los más fructíferos de su carrera entera".

Fragmentos de la carta que escribió Albert Einstein y que dirigió a The New York Times. Fecha: 1 de mayo de 1935

https://www.bbc.com/mundo/noticias-39231616

domingo, 23 de septiembre de 2018

Dos genios matemáticos. Casi todas las ecuaciones de la física se basan en la simetría

Apaga la mente, cálmate, déjate flotar corriente abajo e imagina que, como mucha otra gente, eres un falsificador de moneda del siglo XVII, más en concreto hacia 1697. Estás en una taberna de la época, en cualquier condado próximo a Londres y comentando con tus amigotes, con la tercera pinta de ale, tus grandes éxitos en las dos actividades más lucrativas de la época: falsificar monedas o afeitarlas, es decir, lijar sus bordes para reciclar las virutas de oro y plata. No has reparado en un tipo delgado de mentón ortoédrico, ojos chispeantes y vestido como un labriego, que consume una pinta tras otra a tu lado sin decir ni pío. Menos aún has reparado en que el tipo es Isaac Newton, padre de la ciencia y nombrado hace poco alcaide de la Real Casa de la Moneda. Mal asunto. Ya te puedes dar por muerto.

Hacía 30 años que Newton había descubierto los grandes conceptos matemáticos que han fundado la ciencia moderna —las leyes del movimiento, la ley de la gravedad, las derivadas y las integrales— y faltaban otros 30 para que muriera y fuera enterrado en la abadía de Westminster, con unos honores que no se repetirían hasta Darwin, pero el caso es que Newton se entregó a fondo a la tarea de perseguir a los falsificadores que habían convertido la moneda inglesa en una risión

Con su inteligencia de físico y las malas artes de la ocultación y el disfraz, el alcaide de la Real Casa de la Moneda logró, en solo un año y medio, que los tribunales condenaran a 28 falsificadores y afeitadores. Muchos fueron al patíbulo en directo, lo que no viste a Newton con la mejor de sus togas, pero el caso es que el tipo hizo aquello con tanta eficiencia como había descubierto las leyes que rigen el mundo. Era bueno. La clase de individuo que nadie quiere tener como enemigo, ni como director de tesis.

Saltemos hacia delante un par de siglos y medio para encontrarnos con Emmy Noether, “el genio matemático creativo más significativo que haya producido la educación superior de las mujeres”, como reconoció Einstein tras la muerte de ella.

Einstein, casi todas las ecuaciones que rigen la física actual se basan con profundidad en la simetría. Eso incluye a la mecánica cuántica, que opera en el ámbito subatómico, y a la relatividad de Einstein, que gobierna el movimiento de planetas, estrellas y galaxias. Como dice el premio Nobel Frank Wilczek, simetría es “cambio sin cambio”. Si intercambias las mitades izquierda y derecha de una cara, la cara sigue siendo la misma. Si no es la misma, es que el tipo no era simétrico, y lo siento por él. Si giras una pirámide un poquito, la imagen será distinta de la original, pero, si la giras 90°, volverá a ser igual; la pirámide tiene más simetría que tu cara, si hemos de ser claros. El objeto tridimensional más simétrico que existe es la esfera: gírala por el ángulo que quieras, y en la orientación que quieras, que seguirá pareciendo lo mismo.

Estimulada por la relatividad general de Einstein —una teoría simétrica—, Noether dio el salto conceptual increíble de identificar cada ley simétrica de la física con una cantidad conservada (como la energía, que siempre se conserva), inaugurando de facto la física matemática que ha generado el modelo estándar, nuestra teoría del mundo subatómico, el sueño de Demócrito. Lean más en Mentes maravillosas, el último libro de Ian Stewart, uno de los tres o cuatro grandes escritores matemáticos de nuestro tiempo. También adivinen de qué canción proviene el arranque de esta columna.

https://elpais.com/elpais/2018/09/12/opinion/1536763658_423502.html