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lunes, 29 de agosto de 2022

_- El misterio sobre Werner Heisenberg, el físico que ganó el Nobel por la creación de la mecánica cuántica

_- Nadie duda que su principio de incertidumbre es brillante; la incertitud es sobre sus principios morales. 


 "Ahora ya estamos todos muertos, es cierto, y el mundo se acuerda de mí sólo por dos cosas: por el principio de incertidumbre y por mi misteriosa visita a Niels Bohr en Copenhague en 1941. Todos entienden de qué se trata la incertidumbre. O eso creen. Nadie entiende por qué fui a Copenhague".

Con estas palabras entra en escena Werner Heisenberg en la aclamada obra "Copenhague" del dramaturgo inglés Michael Frayn, que imagina lo que pudo haber pasado en uno de los encuentros más controvertidos de la historia de la ciencia.

Sabemos que tuvo lugar y cuándo: en septiembre de 1941, cuando Alemania estaba en la cima de su período de éxito militar, habiendo ocupado la mayor parte de Europa, derrotado a Francia y expulsado al ejército británico del continente, y cuando Estados Unidos seguía siendo técnicamente neutral.
 
Sabemos dónde tuvo lugar y cuando: en Copenhague, cuando Dinamarca estaba bajo la ocupación nazi.

Sabemos quiénes estuvieron presentes: dos físicos que habían cartografiado y explorado el universo cuántico dentro del átomo y que, juntos, habían revolucionado el mundo de la física.


Dos galardonados con el premio Nobel de Física: Niels Bohr, en 1922, "en reconocimiento por su trabajo sobre la estructura de los átomos" y Heisenberg, en 1932, por "la creación de la mecánica cuántica".

Un danés de ascendencia judía y un luterano alemán, separados en edad por 16 años, cuyas vidas estaban profundamente entrelazadas a nivel personal, intelectual y profesional, hasta aquel día de 1941.

Sabemos que el encuentro terminó abruptamente, y que Bohr quedó muy enfadado.

Lo que no sabemos es qué ocurrió, no porque no hayan hablado de ello, sino porque hay más de una versión.

E importa porque Heisenberg fue el físico que le dejó al mundo el principio de incertidumbre, pero también un mundo de incertidumbres sobre sus principios.

La duda sin resolver es si fue un villano que quiso aprovecharse de su cercana relación con el danés en beneficio del proyecto de la bomba atómica nazi o un héroe que quiso evitar que tanto los Aliados de la Segunda Guerra Mundial como las Potencias del Eje obtuvieran tal arma.

El principio
Bohr había habitado ese mundo idílico de la ciencia de principios de siglo XX, en el que las ideas fluían atravesando fronteras en una misión conjunta para superar los límites del conocimiento.

Neils Bohr FUENTE DE LA IMAGEN,GETTY IMAGES

"Hacer predicciones es muy difícil, especialmente cuando se trata del futuro", dijo el gran Bohr.

Era una atmósfera repleta de luminarias -desde el padre de la física nuclear Ernest Rutherford y el originador de la teoría cuántica Max Planck, hasta la estrella más brillante: Albert Einstein- que fue sacudida por la Primera Guerra Mundial, cuando la ciencia se usó como un arma ofensiva.

Pero sobrevivió por un rato más.

Una de las muestras más dicientes fue el contrabando de copias del artículo sobre la teoría general de la relatividad que Einstein presentó en 1915 en Berlín a científicos aliados. Y el hecho de que, para probar la teoría del científico alemán, el gobierno británico financió durante la guerra una expedición para fotografiar un eclipse solar en 1919, a instancias del astrónomo Arthur Eddington.

Cuando, en 1924, Heisenberg aceptó la invitación de Bohr para trabajar en Copenhague, heredó los beneficios de esa atmósfera y entre ellos se forjó una relación que fue más allá de la de un mentor y un estudiante talentoso.

A nivel personal, el alumno se fue convirtiendo en parte de la familia del profesor.

En el plano profesional, aunque hicieron sus descubrimientos por separado, su trabajo conjunto fue imprescindible para alcanzar sus logros.

Los principios
El resultado fue brillante: en 1927, Heisenberg publicó su "Principio de incertidumbre", que afirmaba que la posición exacta de un electrón dentro de un núcleo atómico en un momento dado no podía conocerse con certeza, sino que solo se calculaba estadísticamente dentro de una probabilidad.

Su descubrimiento fue fundamental para la física cuántica.

Para entonces, Bohr había desarrollado su principio de complementariedad, en el que incorporó la física de Heisenberg dentro de la suya, y propuso que el aparente caos del mundo cuántico y el orden del universo basado en la física clásica no eran excluyentes sino complementarios entre sí de una manera que aún teníamos que comprender y explicar.

En opinión del físico teórico estadounidense John Wheeler, era "el concepto científico más revolucionario de este siglo".

Pero no todos lo recibieron de esa manera.

Como recordó el físico alemán Max Born en su discurso de aceptación de su premio Nobel de física en 1954, hubo una dramática división entre famosos físicos cuánticos, con algunos en profundo desacuerdo.

"El mismo Max Planck estuvo entre los escépticos hasta su muerte y Albert Einstein, Louis-Victor de Broglie (Nobel de Física de 1929) y Erwin Schrödinger (Nobel de Física de 1933) no dejaron de subrayar los aspectos insatisfactorios de la teoría...".

El desacuerdo no era sólo respecto al principio de complementariedad, sino también al de incertidumbre de Heisenberg.

Neils Bohr y Albert Einstein FUENTE DE LA IMAGEN,GETTY IMAGES

Niels Bohr era un ícono de los físicos nucleares, considerado como un buscador de la verdad al estilo de Einstein, con quien aparece en esta foto.

Ante esa descripción del mundo cuántico en el que las certezas habían sido reemplazadas por probabilidades, Einstein famosamente protestó diciendo: "Dios no juega a los dados". Y Bohr, menos famosamente, le respondió: "Einstein, deja de decirle a Dios qué hacer".

Una disputa entre titanes que, en el albor del siglo XX, le dieron un vuelco al universo, mostrándolo primero como algo relativo y luego, como algo confuso.

Sus principios
Pero mientras que en el universo intelectual los ataques que ponen a prueba las teorías son necesarios, los golpes que reciben las ideas por razones políticas rara vez traen consecuencias benéficas.

El principio de incertidumbre de Heisenberg sobrevivió a las críticas y finalmente fue adoptado por casi todos en la comunidad de física.

Sin embargo, el surgimiento del archinacionalista (nazi) Adolf Hitler en Alemania marcó el comienzo de una impactante supresión de la investigación científica y el conocimiento.

Incluso desde antes de que llegara al poder, la "nueva física", aquella de la relatividad y la incertidumbre, fue vinculada a la impureza y el judaísmo, y los científicos alemanes hostiles a ella exigían una física "aria".

Johannes Stark FUENTE DE LA IMAGEN,GETTY IMAGES

El Nobel de Física de 1919 Johannes Stark fue uno de los laureados alemanes que abogaban por la ciencia "aria".

Como explica el Bohr imaginado por Frayn...

"Los alemanes se opusieron sistemáticamente a la física teórica. ¿Por qué? Porque la mayoría de los que trabajaban en ese campo eran judíos.

"¿Y por qué tantos eran judíos? Porque la física teórica, la física que le interesaba a Einstein, a Schrödinger, a Pauli y a nosotros dos, siempre fue considerada inferior a la física experimental en Alemania, y las cátedras teóricas eran las únicas a las que podían acceder los judíos".

Efectivamente, el antisemitismo europeo no empezó con Hitler, ni lo esperó para manifestarse en el mundo científico, pero cuando empezó a amasar poder y, más aún, cuando lo alcanzó, en 1933, aprovechó ese terreno ya arado.

Los nazis pronto le prohibieron a todos los judíos trabajar para el Estado alemán (y, más tarde, los ocupados) o en capacidades profesionales como profesores universitarios, provocando un éxodo del mayor talento científico del mundo hacia naciones receptivas.

Heisenberg no se unió al partido nazi, y fue inicialmente calificado de simpatizante judío por su adhesión a la "física judía" de Einstein y Niels Bohr.

Sin embargo, era un nacionalista alemán dedicado. Participó en los ejercicios militares de su unidad de reserva.

Patriótico, se aferró a la idea de que podía ayudar a su tierra natal. Y creyó que Hitler podría no ser tan malo como parecía.

Por eso se negó a abandonar Alemania como una protesta simbólica contra el régimen nazi y su actitud hacia la investigación científica, desoyendo las súplicas de sus colegas internacionales.

El fin
Irónicamente, con el estallido de la Segunda Guerra Mundial, el régimen nazi empezó a valorar los posibles usos de esa física que tanto despreciaba por encima de la ideología.

Lise Meitner, una de las judías que tuvieron que huir de los nazis, siguió colaborando a distancia con el químico Otto Hahn, quien le enviaba información sobre sus experimentos con el elemento uranio.

En la Navidad de 1938, mientras estaba en Suecia, Meitner y su sobrino Otto Frisch analizaron los datos y confirmaron que se había producido una fisión nuclear.

Le entregaron la información a Niels Bohr, quien la llevó a Estados Unidos, y en enero de 1939, en una conferencia de física en la Universidad George Washington, se anunció públicamente que la posibilidad de dividir el átomo y liberar cantidades incalculables de energía a través de la fisión nuclear estaba ahora al alcance.

Teóricamente era posible construir una bomba atómica.



Bohr y Heisenberg en tiempos mejores (1932). FUENTE DE LA IMAGEN,GETTY IMAGES

En abril de 1939 se estableció el primer "Uranverein" o "Club de Uranio" alemán, y el día que Alemania lanzó la invasión de Polonia, la Oficina de Artillería del ejército alemán se hizo cargo del proyecto de energía nuclear para explorar posibles aplicaciones militares.

Ese segundo Uranverein era un secreto militar y de Estado. Su principal teórico era Heisenberg. Y lo seguía siendo cuando visitó a Bohr en 1941.

Cuál era su fin es algo que hasta el día de hoy, físicos e historiadores de la física siguen debatiendo, a pesar de que se han escrito miles de páginas acerca del tema.

Durante muchos años, se consideró como una de las mejores fuentes una carta que Heisenberg le escribió al autor Robert Jungk, de la cual aparecen fragmentos en el libro "Más brillante que mil soles: una historia personal de los científicos atómicos".

Heisenberg explicaba que su intención era convencer a los científicos nucleares de ambos lados en guerra de impedir el desarrollo de una bomba atómica diciéndole a los dirigentes de sus países que las dificultades técnicas y económicas hacían que fuera imposible en el futuro inmediato.

Según el físico alemán, lo que pretendía era informarle a Bohr que los nazis sabían que la fisión nuclear era posible, pero que él estaba en posición de neutralizar ese esfuerzo. Afirmó que lo que quería era que Bohr convenciera a los científicos aliados de que hicieran lo mismo.

Con un acuerdo tácito, la comunidad internacional de física podía cooperar para salvar al mundo de esta arma horrible.

Niels Bohr siempre contradijo esa versión de la reunión.
Representación de Copenhague en Inglaterra. FUENTE DE LA IMAGEN, GETTY IMAGES

En "Copenhague", Frayn imaginó 5 posibles conversaciones entre los dos físicos, con la contribución de la esposa de Bohr, Margrethe.

Y en 2002, reaccionando a una nueva ronda de debates académicos sobre la misteriosa reunión desencadenada por la presentación de la obra de Frayn en 1998, la familia de Bohr publicó varias cartas que él le había escrito, pero no enviado, a Heisenberg.

En ellas, Bohr contaba una historia diferente: durante toda la visita de Heisenberg había sentido que el hombre más joven se jactaba no solo de la próxima victoria de Alemania, sino también de su capacidad para construir una bomba atómica en el futuro cercano.

Afirmó que la intención de Heisenberg era convencerlo de ayudar a los alemanes, enfatizando la probabilidad de la victoria alemana. Peor aún, que había tratado de deshonrarlo intentando que divulgara información sobre el esfuerzo nuclear aliado.

Una versión pinta a Heisenberg como un héroe que trató de salvar al mundo de la pesadilla atómica; la otra, un villano que quiso aprovecharse de un amigo para garantizar la victoria de la Alemania hitleriana.

¿Malentendió Bohr a Heisenberg? ¿O cometió Heisenberg un grave error y luego mintió para reivindicarse?

¿Será que los nazis no lograron hacer una bomba atómica porque Heisenberg frustró deliberadamente el proyecto o porque sencillamente, a pesar de sus esfuerzos, él no supo cómo completarlo?

Nunca lo sabremos.

https://www.bbc.com/mundo/noticias-52374330

viernes, 26 de agosto de 2022

_- Max Born, el físico cuántico que alertó al mundo sobre “la causa de todos los males”


_- Max Born 1882-1970

"Una de las grandes tristezas de mi vida es que no conocí a mi abuelo", dijo en una ocasión la actriz Olivia Newton-John.

"Cuando era una adolescente, mi mamá me decía: 'Tienes que ir a conocer a tu abuelo porque se está volviendo anciano' y yo contestaba: 'Estoy ocupada', y me arrepiento de eso", añadió la estrella británico-australiana que protagonizó "Grease" y que acaba de fallecer a los 73 años.

Ese abuelo que no conoció era el físico y matemático Max Born, uno de los científicos más importantes del siglo XX.

Si no logras precisar qué hizo, es quizás porque, a pesar de sus muchos logros, gran parte del trabajo de Born fue muy complejo.

Pero si su nombre en todo caso te suena familiar, tal vez sea porque está muy presente en la física, y además porque fue un gran amigo de Albert Einstein.

De esa amistad nos quedó como legado una fascinante colección de cartas que abarcan cuatro décadas y dos guerras mundiales.

"Mi madre (Irene) las tradujo (del alemán al inglés)", resaltó la cantante y actriz.

La cantante y actriz Olivia Newton-John era una de las nietas de Born, así como la música y académica Georgina Born y el actor Max Born (Fellini "Satiricón").

En su extensa correspondencia, discutieron desde la teoría cuántica y el papel de los científicos en un mundo tumultuoso hasta sus familias y la música que interpretarían juntos cuando se encontraran.

De hecho, fue en una de esas cartas -fechada 4 de diciembre de 1926- en las que Einstein escribió una de las frases más famosas de la historia de la ciencia:

"La mecánica cuántica es ciertamente imponente. Pero una voz interior me dice que aún no es real. La teoría dice mucho, pero en realidad no nos acerca al secreto del 'viejo'. Yo, en todo caso, estoy convencido de que dios no está jugando a los dados".

Einstein se rehusaba a aceptar la visión probabilística que favorecía esa teoría que describe cómo se comporta la materia que forma el pequeño universo de las partículas atómicas y subatómicas.

La incertidumbre que postulaba esa rama de la física -pensaba- en realidad revelaba la incapacidad de encontrar las variables con las que construir una teoría completa.

Su amigo Born, no obstante, era uno de los impulsores clave de la probabilística.

Para él, dios sí jugaba a los dados

 Los 29 asistentes a la famosa conferencia sobre electrones y fotones de los Institutos Internacionales Solvay de Física y Química de Bruselas en 1927. 17 eran actuales o futuros ganadores del Premio Nobel, entre ellos, Marie Curie, Albert Einstein y Max Born,. FUENTE DE LA IMAGEN,SCIENCE PHOTO LIBRARY

Convencido, siguió explorando el mundo infinitamente pequeño que esa revolucionaria y recién nacida ciencia buscaba comprender.

Así, sentó muchas de las bases de la física nuclear moderna.

A pesar de ello, e injustamente, subrayan los expertos, quedó opacado por luminarias como Werner Heisenberg, Paul Dirac, Erwin Schrodinger, Wolfgang Pauli y Niels Bohr.

Tanto así que la Fundación Nobel tardó en otorgarle el premio hasta 1954, 28 años después de que completó el trabajo por el que se lo concedieron.

Hay incluso quienes reclaman que aunque la razón por la finalmente lo reconocieron fue justa -una nueva forma de describir los fenómenos atómicos-, eso no era suficiente, pues consideran que Born debía compartir el título de padre de la mecánica cuántica con Niels Bohr.

Un puente
La vida de Born lo tornó en un puente entre tres siglos.

Nació en el seno de una familia judía en Breslau, reino de Prusia en ese entonces y hoy Breslavia en Polonia, en 1882, así que se formó en las tradiciones clásicas de la ciencia del siglo XIX.

A pesar de que, como tantos otros científicos judíos, tuvo que huir de los nazis, lo que lo privó de su doctorado y hasta su ciudadanía, en su hogar de adopción, Reino Unido, contribuyó al desarrollo de la ciencia del siglo XX.

Pero lo que preocupaba su mente eran las consecuencias de la ciencia moderna para el siglo XXI.

Born conversando con el rey Gustav Adolf VI., de Suecia en la ceremonia del Premio Nobel 1954.

Pensaba que ningún científico podía permanecer moralmente neutral frente a las consecuencias de su trabajo, sin importar cuán marfilada fuera su torre, por lo que le horrorizaban la gran cantidad de aplicaciones militares de la ciencia que había ayudado a desarrollar.

"La ciencia en nuestra época", escribió, "tiene funciones sociales, económicas y políticas, y por muy alejado que esté el propio trabajo de la aplicación técnica, es un eslabón en la cadena de acciones y decisiones que determinan el destino de la raza humana".

Ese destino, dijo, se encamina hacia una pesadilla porque "el intelecto distingue entre lo posible y lo imposible; la razón distingue entre lo sensato y lo insensato. Hasta lo posible puede carecer de sentido".

Que el científico que postuló que sólo se podía determinar la probabilidad de la posición de un electrón en el átomo en momento dado -arrojando las leyes de Newton por la borda y abriendo la puerta a la física atómica- se preocupara por esas cuestiones, no era extraño.

Born había seguido durante toda su vida un consejo que le dio su padre cuando joven: nunca te especialices.

Así que jamás dejó de estudiar música, arte, filosofía y literatura.

Todo eso alimentaba su pensamiento ético. 
Born con su esposa Hedwig
FUENTE DE LA IMAGEN,GETTY IMAGES
 
Hedwig, quien también se escribía con Einstein.

En uno de sus ensayos finales, escribió sobre lo que consideraba la única esperanza para la supervivencia de la humanidad. "Nuestra esperanza", dijo, "se basa en la unión de dos poderes espirituales: la conciencia moral de la inaceptabilidad de una guerra degenerada en el asesinato en masa de los indefensos y el conocimiento racional de la incompatibilidad de la guerra tecnológica con la supervivencia de los raza humana. "Si el hombre quería sobrevivir, debía renunciar a la agresión.

La incertitud necesaria
En 1944 Einstein le escribió en otra carta a Born:

"Nos hemos convertido en antípodas en relación a nuestras expectativas científicas. Tú crees en un Dios que juega a los dados, y yo, en la ley y el orden absolutos en un mundo que existe objetivamente, y el cual, de forma insensatamente especulativa, estoy tratando de comprender […].

"Ni siquiera el gran éxito inicial de la teoría cuántica me hace creer en un juego de dados fundamental, aunque soy consciente de que nuestros jóvenes colegas interpretan esto como un síntoma de vejez.

"Sin duda llegará el día en que veremos de quién fue la actitud instintiva correcta".

Pocos meses antes de que Einstein muriera, Born escribió: "Nos entendemos en asuntos personales. Nuestra diferencia de opinión sobre la mecánica cuántica es muy insignificante en comparación".

Además de dejar su huella en varios campos de la física, desde la relatividad hasta la física química, la óptica y la elasticidad, Born fue maestro de 9 físicos ganadores del Nobel, durante la "edad de oro de la física".

Al final, parece que Einstein fue el equivocado.

Ese juego de dados que conlleva una incertidumbre constante sigue pareciendo necesaria para comprender el mundo infinitamente pequeño.

Y, para Born, la incertidumbre era también clave para la vida en el mundo infinitamente más grande que el que exploró.

"Creo que ideas como certeza absoluta, exactitud absoluta, verdad final, etc. son productos de la imaginación que no deberían ser admisibles en ningún campo de la ciencia", declaró.

"Por otro lado, cualquier afirmación de probabilidad es correcta o incorrecta desde el punto de vista de la teoría en la que se basa.

"Este relajamiento del pensamiento me parece la mayor bendición que nos ha dado la ciencia moderna.

"Porque la creencia de que sólo hay una verdad, y que uno mismo está en posesión de la misma, es la raíz de todos los males del mundo".