jueves, 4 de mayo de 2017

Despropósitos de Buffon

 [Georges Louis Leclerc, conde de Buffon (1707 - 1788). Procedencia de la imagen aquí]


El francés conde de Buffon fue uno de los naturalistas más destacables del siglo XVIII, particularmente en botánica. Con la colaboración de otros científicos escribió una monumental Historia Natural, general y particular en 44 tomos (publicándose los primeros en 1749). La obra alcanzó gran popularidad debido a su estilo eficaz y divulgativo, aunque también recibió críticas de pensadores de la talla de Voltaire o d'Alembert, entre otros. 

Pero los grandes hombres y mujeres de ciencia también dicen a veces disparates (los errores o las hipótesis equivocadas son otra cosa) propios de la  ignorancia, los prejuicios o, simplemente, la prepotencia. Y Buffon, gran naturalista, es uno de ellos. Leemos en el delicioso libro de Andrea Wulf, La invención de la Naturaleza (El Nuevo Mundo de Alexander von Humboldt), que Buffon tenía una idea muy equivocada de la naturaleza americana, basada en prejuicios sobre el Nuevo Mundo más que en hechos observados, algo que es un verdadero despropósito para un científico. Dice Wulf que el conde de Buffon había difundido la idea de la inferioridad del Nuevo Mundo respecto al Viejo a través de su popular obra. Sí, para el naturalista francés las plantas, los animales (ausencia de grandes mamíferos) y las personas del continente americano eran más pequeños y débiles. 

Afortunadamente un naturalista viajero como Humboldt, que había recorrido Sudamérica tomando buena nota de multitud de observaciones, tenía argumentos sobrados para rebatir al francés. Humboldt demostró al mundo que Buffon estaba equivocado respecto al continente americano, cuya naturaleza jamás había visto el naturalista del Jardin du Roi. Humboldt además enseñó a los europeos que los indígenas americanos no eran pequeños y débiles y que en el Nuevo Mundo habían existido civilizaciones importantes que levantaron palacios y templos, con conocimientos en astronomía y matemáticas y con lenguas ricas y complejas. Dio Humboldt, quien estuvo muy próximo a la cima del colosal volcán Chimborazo, una lección a los prepotentes europeos mostrando las riquezas naturales y culturales del Nuevo Mundo, aquellas que había visto con sus propios ojos. Un continente magnífico y diverso.

[Chimborazo. Procedencia de la imagen aquí]

sábado, 22 de abril de 2017

Tierra, libros e historias con Runrig

[El legendario grupo de folk rock escocés RUNRIG, en activo desde 1973, con una trayectoria de más de 40 años repleta de inolvidables temas en inglés y gaélico escocés]

En El devenir de la ciencia celebramos el Día de la Tierra (hoy, 22 de abril) y el Día del Libro (mañana) con la música de ese magnífico grupo escocés que es Runrig. Que ustedes lo disfruten.






lunes, 10 de abril de 2017

La ciencia en la literatura

Leemos con interés la cita de García Lorca en la página web del Club Científico Bezmiliana bajo el epígrafe “Ciencia y poesía” (en la sección “Arte y Ciencia”). A muchos habrá sorprendido tal relación. Ciertamente pocas cosas parecen tan opuestas como la ciencia y la poesía, sin embargo no son pocos los poemas en los que aparecen conceptos científicos o, al menos, en los que se hace referencia, aunque sea tangencialmente o metafóricamente, a términos científicos. Pablo Neruda, Vicente Aleixandre, Jorge Luis Borges, Gustavo Adolfo Bécquer y un largo etcétera de excelentes poetas han incluido referencias científicas en su obra(1).

    Destacamos entre ellos a Gabriel Celaya (1911-1991), ingeniero de profesión. Su interés por los avances científicos (a veces vertiginosos) se ve reflejado en su producción poética. Celaya escribió una serie de poemas inspirados en los descubrimientos de nuevas partículas elementales (Itinerario poético, ediciones Cátedra, Madrid, 1975). Como muestra he aquí los primeros versos de su poema Beta-1: “Un acelerador de partículas lanzadas / a millones de años-luz: un poema”.

    Más abundantes son las referencias científicas en la prosa literaria. De hecho, hay un género, la ciencia ficción (con el inolvidable escritor y divulgador Isaac Asimov a la cabeza), estrechamente relacionado con la ciencia (abundantemente se ha escrito al respecto y no insistiremos en este artículo). Trataremos aquí brevemente de algunos escritores, a modo de ejemplos, cuyas obras consideramos de gran interés para el tema que nos ocupa: Goethe, Mary Shelley, Verne, Baroja y Levi (muchos otros podrían citarse).


[GOETHE. Procedencia de la imagen aquí]

    Johann Wolfgang Goethe (1749-1832), precursor del romanticismo alemán, no es sólo una de las más relevantes figuras de la literatura universal sino que se interesó por diversas disciplinas científicas como la geología, la botánica, la física o la anatomía (el mineral goethita lleva su nombre en honor del escritor alemán), aportando ideas muy originales. El autor de Fausto escribió una novela, Las afinidades electivas, inspirada en el concepto químico de “afinidad”, aplicándolo a las relaciones humanas. El concepto fue utilizado por primera vez en 1775 por el químico sueco Torbern Bergman en un tratado de química titulado Las afinidades electivas (la obra de Goethe es de 1809). El término hace referencia a la disociación de dos elementos fuertemente unidos en presencia de un tercero que ejerce sobre uno de los dos una atracción más intensa. Goethe traslada el concepto a las relaciones entre los protagonistas, constituyendo la novela una reflexión sobre el conflicto entre lo natural y lo moral, entre el deseo y la conveniencia.

    Mención especial merece Frankenstein, de Mary Godwin Shelley (1797-1851), escrito cuando la autora tan sólo contaba con diecinueve años. Una novela mucho más sustanciosa de lo que pueda pensarse en principio. Recomendamos el libro La bañera de Arquímedes (Pequeña mitología de la ciencia), de S. Ortoli y N. Witkowski (Espasa Bolsillo; Madrid, 1999), donde se dedica un capítulo a Frankenstein. Para los autores, la visión que habitualmente tenemos de la novela está bastante deformada debido fundamentalmente al cine: un relato de terror con la moraleja de que debemos desconfiar de los científicos y sus extraños descubrimientos e inventos de imprevisibles consecuencias (visión ésta  demasiado simple  de la obra que, nos dicen los autores de La bañera de Arquímedes , “no somete a juicio a la ciencia sino a la cobardía de una sociedad  que terminó derrotando a la microsociedad futurista” que Mary Godwin Shelley había intentado formar con su marido y Byron). Según Ortoli y Witkowski, el pretexto científico de la obra, un engendro producto de la aplicación de los conocimientos de la medicina, la química y la electricidad, tiene su origen en el esposo de Mary Godwin, Percy B. Shelley, muy interesado por los avances científicos de su época: lector de Erasmus Darwin, Voltaire y Diderot, entre otros; curioso seguidor de los descubrimientos de nuevos elementos por Humphrey Davy mediante electrólisis y de los trabajos desarrollados por Faraday, Oersted y Ampère, que revelaban una relación entre los fenómenos eléctricos y el aún misterioso magnetismo. Asimismo conocía el célebre experimento de Galvani (1791), quien erróneamente había atribuido a una supuesta “electricidad animal” la contracción de las ancas de rana al entrar en contacto con dos metales diferentes (como es sabido, la hipótesis de Galvani fue refutada por Volta, inventor de la pila eléctrica en 1800). La experiencia de Galvani parecía mostrar un vínculo entre la vida y la electricidad (el sueño de dar vida a un ser mediante una descarga eléctrica se hace realidad en la novela: “fui reuniendo los instrumentos para transmitirle una chispa de vida a la cosa inanimada que yacía a mis pies”, narra el protagonista).


    Lugar muy destacado en la literatura con contenido científico ocupa Julio Verne (1828-1905) (2). El novelista francés plasmó en su obra el espíritu científico-tecnológico del siglo XIX, con buenas dosis de imaginación pero con una documentación extraordinaria. La ciencia juega un papel esencial en novelas como: De la Tierra a la Luna, Alrededor de la Luna, Viaje al centro de la Tierra, etc. Para escribir La isla misteriosa, según contó a su editor, tuvo que dedicar muchas horas al estudio de la Química y visitó fábricas de productos químicos, pues pretendía que fuera “una novela química”.

    Citemos dos ejemplos más de ciencia en la literatura: el de nuestro gran novelista del 98 Pío Baroja, médico con buena formación científica y lector de obras filosóficas (Schopenhauer, Nietzsche, Kant y otros) y el del químico y escritor italiano Primo Levi, de origen judío (lo cual marcaría su destino y su producción literaria).

    La obra de Baroja (1872-1956) está salpicada de referencias científicas (aunque son más numerosas las filosóficas). Muestra de ello son sus novelas protagonizadas por el singular Silvestre Paradox (Aventuras, inventos y mixtificaciones de Silvestre Paradox y Paradox, rey, ambas muy recomendables para el lector joven) y el cuento La vida de los átomos, de fácil lectura (como es característico del escritor vasco) y fino sentido del humor. El protagonista, adormecido tras la lectura nocturna de un tratado de Química, al calor de la chimenea, imagina o sueña una danza de átomos, revoloteando vertiginosamente sobre su cabeza. Así: “¡Hache! ¡Hache!, estornudaba un señor idiota, inodoro, incoloro e insípido”, o “¡Ag…, ag…, ag…! exclamó una señora vestida de blanco, con una risa argentina”. El positivista protagonista del delicioso cuento, indignado, se pregunta: “¿Quién ha visto el átomo? ¿Quién ha pesado el átomo? ¿Por qué se atreve a decir nadie que es indivisible?”. Para él el átomo es una antigualla, una hipótesis que hay que abandonar; “tenemos que remontarnos más allá, al subátomo, si se me permite la expresión”, nos dice. 


[PRIMO LEVI. Procedencia de la imagen aquí]


    Primo Levi (1919-1987) estudió Química en Turín. Durante la Segunda Guerra Mundial fue arrestado por la milicia fascista y, dado su origen judío, fue entregado al ejército de ocupación alemán, siendo posteriormente deportado a Auschwitz, donde pasó casi un año hasta que finalmente el campo fue liberado por el ejército rojo. Levi fue uno de los pocos supervivientes del campo y sus vivencias en él quedan reflejadas en su obra literaria. El conmovedor relato autobiográfico Se questo è un uomo (Si esto es un hombre) es considerado una de las obras más importantes del siglo XX. Destacamos en este artículo su libro El Sistema Periódico, particularmente atractivo para lectores con formación en química. Con veintiún capítulos (cada uno lleva el nombre de un elemento químico: Argón, Hidrógeno, Hierro, Zinc, etc.), se narran episodios vitales del autor y se incluyen dos cuentos (Plomo y Mercurio), guardando cada uno de ellos relación con el elemento químico que da nombre al relato. Una obra ésta muy original que no nos dejará indiferentes. Nos impresionará la narración de la penosa vida en el campo de concentración, donde, más que el miedo a la muerte, el principal problema era el hambre. Lo prioritario en el campo era conseguir algo que comer. El narrador, que trabajaba para los alemanes en el laboratorio, nos cuenta cómo se las ingeniaba, utilizando sus conocimientos de química, para conseguir sustancias que pudieran aportarle algo de energía o, al menos, con las que poder saciar el hambre: ácidos grasos obtenidos por oxidación de la parafina (de sabor extremadamente desagradable), frituras de algodón hidrófilo o glicerina.

    En estas pinceladas que hemos titulado La ciencia en la literatura hemos visto cómo el conocimiento científico no es sólo cosa de sesudos hombres de ciencia, sino que muchos escritores (de los cuales aquí tan sólo se han citado algunos ejemplos), unos con sólidos conocimientos científicos y otros no tanto (algunos poco versados incluso) tienen obras relacionadas con la ciencia. Una prueba más de que el saber científico, aparte de ser de gran utilidad, forma parte de un todo que es la Cultura, entendida ésta en un sentido amplio, tal como hoy, por fin, hacemos.



Notas:

(1) Para la lectura de poemas relacionados con la ciencia consúltese en internet la página www.madrimasd.org/cienciaysociedad/poemas/ , que contiene una amplia selección.


(2) Mucho podría hablarse del gran pionero de la ciencia ficción. Sus libros no deberían faltar en ninguna biblioteca juvenil, pues estimulan extraordinariamente la imaginación y la curiosidad científica. De la Tierra a la Luna, por ejemplo, no sólo nos hará disfrutar sino que nos enriquecerá con la detallada información científica que contiene (digamos asimismo que en la novela del escritor francés se describe exhaustivamente el proceso de diseño y construcción del cohete, con todas sus etapas).



Bernardo Rivero Taravillo.
(Profesor de Física y Química)

[Este artículo fue publicado en la Revista Digital de Ciencias Bezmiliana en mayo de 2007]


P.S.:

Añado aquí unos poemas de mi hermano Antonio Rivero Taravillo, poeta y traductor, que escribió hace mucho como regalo a mi padre, amante de la ciencia y de su historia:

Planetario


MERCURIO

Te desdoblas como un Jano
en auroras y ponientes
ocultándote a las lentes
que te pretenden en vano.
Diminuto como un grano
al lado de Faetón,
soportas su gran calor
en cualquiera de tus fases,
no importa mucho que pases
más cerca o lejos del Sol.


VENUS

Estrella tú de la tarde,
estrella de la mañana,
redonda y clara manzana
asada, que quema y arde
haciendo de brillo alarde
aunque velada por nubes.
No sabemos si hay querubes
o demonios en tu suelo;
rotando estás en el cielo,
alto infierno al que te subes.



TIERRA

Con indudable ironía
la Madre Naturaleza
dispuso que en tu corteza
viviera una raza impía
a la que no importaría,
trastocando tu fortuna,
dejarte como la Luna:
baldío y árido yermo.
Para ese linaje enfermo
no hay esperanza ninguna.



MARTE

Donde acaba el anteojo
se me encara tu figura
de guerrero que en la altura
viste de bélico rojo.
Te escudriña, ansioso, el ojo
por notar tus espectrales
canales, que no son tales:
son la imagen confundida
de quien sueña con que hay vida
en tus cráteres y eriales.



JÚPITER

Oh tú, grande entre los grandes,
rostro de dios jaspeado,
a mis ojos ha llegado
la luz dorada que expandes.
De América eres los Andes,
de Asia el sagrado Himalaya,
ves desde tu alta atalaya
tu dominio, emperador.
Tu órbita es firme, señor,
tu pulso nunca desmaya.



SATURNO

Grueso balón achatado
siempre en continuo ajetreo,
girar te vio Galileo
de pulseras rodeado.
Toro trigueño enjoyado,
tus satélites novillos
—rojos, grises, amarillos—
pacen contigo en rebaño
mientras luces todo el año
tus refulgentes anillos.


URANO

Te tomaron por cometa
hace apenas dos centurias,
pero fueron sólo injurias,
pues eres recio planeta
que giras en la ruleta
de este casino solar.
Por ti resuelvo apostar,
mágico número siete,
y busco, loco, un cohete
que a ti me quiera llevar.




NEPTUNO

Verde color macilento
cubre tu esfera imprevista
que no se ve a simple vista,
reciente descubrimiento.
Para ver tu curso lento
fue necesario el acopio
de estudios, y el telescopio.
Tú circunvalas al Sol;
mientras, Nereida y Tritón
hacen contigo lo propio.




PLUTÓN

Al final del horizonte
resides casi en olvido,
cuerpo celeste aterido
sin otro que te remonte
si no es tu luna, Caronte.
Bajo un aire de metano
alienta tu cuerpo enano
aunque de muy prieta masa,
oh benjamín de la casa,
triste planeta lejano.


Publicado en RevistAtlántica de Poesía
, 31 (2007)

jueves, 2 de marzo de 2017

Borodín: ciencia y música clásica

[Busto del químico y músico ruso ALEXANDER BORODÍN (1833 - 1887)  en su tumba del cementerio de Tikhvin , anexo al monasterio de Alexander Nevsky, en San Petersburgo (próximo a este cementerio, también en el entorno del gran monasterio, está el cementerio del siglo XVIII, donde puede hacerse un interesante paseo y visitar las tumbas de los gigantes de la ciencia, Lomonósov y Euler).]


 Aunque Borodín es más conocido por su labor como compositor nacionalista ruso, realizó importantes investigaciones en química orgánica en un momento en el que la química rusa brillaba especialmente: Zinin, Bútlerov, Markóvnikov y, por supuesto, el padre de la tabla periódica, Mendeléiev, entre otros. Borodín, sin llegar al renombre de los citados, sí realizó una labor química notable. 

Borodín, hijo ilegítimo de un príncipe georgiano y de la esposa de un médico militar, recibió una exquisita educación en la que no faltaba la formación musical (diversos instrumentos y composición). Estudió en la Academia Médico-Quirúrgica de San Petersburgo, especializándose en química y doctorándose en 1858. Al año siguiente se traslada a Heidelberg para trabajar en el laboratorio de Emil Erlenmeyer, investigando los compuestos aromáticos (derivados del benceno; C6H6). Algún tiempo pasó también en Pisa, estudiando los compuestos orgánicos halogenados.

El trabajo de Alexander Borodín en química orgánica se centra principalmente en el estudio de la reactividad de los aldehídos (R-CHO) y la halogenación de compuestos orgánicos. En particular es destacable su síntesis del fluoruro de benzoilo (C6H5COF), la primera vez que un compuesto orgánico fluorado es sintetizado en el laboratorio. El experimento, publicado en 1862, muestra el primer desplazamiento nucleofílico de cloro por flúor. El químico y músico de San Petersburgo hizo reaccionar hidrogenodifluoruro de potasio (KHF2) con cloruro de benzoilo (C6H5COCl), formándose el fluoruro de benzoilo (C6H5COF).

[Síntesis del fluoruro de benzoilo. Procedencia de la imagen aquí]


Hay una reacción de halogenación que es conocida como la reacción de Hunsdiecker (1939) y que, por semejanza con la anterior del fluoruro de benzoilo, fue llamada por los soviéticos reacción de Borodín. En ella un halogenuro de alquilo (R-X) es obtenido a partir de sales de plata de ácidos carboxílicos:

[Reacción de Hunsdiecker. Procedencia de la imagen aquí]


Antes de su regreso a la Academia de Medicina y Cirugía de San Petersburgo Alexander Borodín tuvo la oportunidad y privilegio de asistir al primer congreso internacional de Química de Karlsruhe (1860), un hito en la historia de la ciencia química. Ya en su ciudad natal, alcanzó el puesto de catedrático en la mencionada Academia (1864).  Precisamente es esta la etapa en la que nuestro protagonista (que por entonces también trabaja en su primera sinfonía) investiga en las reacciones de los aldehídos, rivalizando nada menos que con el químico alemán August Kekulé, quien a la sazón también investigaba los aldehídos.

Además de lo anterior, Borodín ha sido considerado codescubridor (1872) de la reacción aldólica, compartiendo honor con Wurtz. En la reacción aldólica, de gran importancia en síntesis orgánica (por ejemplo, en la industria farmacéutica), se forman enlaces carbono -carbono, con adición  nucleofílica del enolato de una cetona a un aldehído, formándose una beta-hidroxicetona o aldol:


[Reacción aldólica. Procedencia de la imagen aquí]

Pero Borodín, trabajador incansable (el exceso de trabajo y su mala salud cardíaca acabaron con su vida súbitamente a los 53 años, después de haber sufrido varios episodios de angina, mientras asistía a un baile, falleciendo por un infarto agudo de miocardio), como profesor de la Academia de Medicina y Cirugía tuvo que realizar un buen número de análisis clínicos. Su última publicación científica hace referencia precisamente a un método para la identificación de urea (H2N-CO-NH2) en la orina (había estudiado las reacciones de las amidas). Muy interesante es el hecho de que Alexander Borodín fue pionero en el análisis de la grasa en el miocardio. Concretamente, en 1871, Borodín informó en un encuentro de la Sociedad Rusa de Química de la investigación desarrollada por Krylov, bajo su supervisión científica, sobre la degeneración grasa del miocardio. Al analizar las grasas del miocardio afectado hallaron, con sorpresa, colesterol en lugar de los esperados triglicéridos. En particular, al saponificar la grasa del músculo cardíaco en vez de encontrar glicerol como producto de la hidrólisis de los triglicéridos lo que encontraron fue colesterol. Sin embargo, en aquel momento, Borodín y Krylov no fueron conscientes de la relevancia del hallazgo desde el punto de vista de la salud cardíaca. Varias décadas después, el también ruso Nikolai Anichkov indujo aterosclerosis en arterias de conejos al alimentarlos con una dieta rica en colesterol. 


[Molécula de colesterol, C27H45OH. Procedencia de la imagen aquí]


Habría que esperar hasta comienzos del pasado siglo para que la relación entre el colesterol y la aterosclerosis fuera puesta de manifiesto claramente. El químico y médico alemán Windaus mostró en 1910 que las paredes arteriales con ateroma contenían seis veces más colesterol que las paredes sanas.

A pesar de todo ello, Alexander Borodín es muy poco conocido entre los químicos. Si bien es cierto que no es una figura comparable a sus colegas contemporáneos Bútlerov o Mendeléiev no lo es menos que nuestro protagonista desarrolló una labor científica notable y digna de ser recordada. En el ámbito musical (siempre compaginó su profesión de químico con la tarea de composición musical) es recordado sobre todo por la ópera El Príncipe Ígor (con las Danzas Polovtsianas). Perteneció Borodín al conocido como grupo de los cinco, junto con Balakirev, Cui, Mussorgsky y Rimsky-Korsakov, quienes trataron de hacer una música nacionalista basada en las melodías y danzas tradicionales rusas. Buena música de un hombre, Alexander Borodín, que dedicó su vida a la química orgánica y, dato interesante, promovió la educación en su país y fundó una Escuela de Medicina para Mujeres en el San Petersburgo del siglo XIX.




Nota:

Es para nosotros enormemente gratificante hallar un programa tan original e interesante como Longitud de onda en Radio Clásica, de RNE. La radio pública española se mantiene en un excelente nivel de calidad y en lo que respecta a música clásica (todavía tenemos, y tendremos por siempre en la memoria a Fernando Argenta y a José Luis Pérez de Arteaga) el programa Longitud de onda es buena muestra. Longitud de onda se emite de lunes a viernes, de 10 a 12 de la mañana, en Radio Clásica. Puede disfrutarse "a la carta" aquí. En Longitud de onda (el nombre del programa nos da ya una pista) se buscan relaciones entre la ciencia y la música clásica. Así, algunas de las emisiones han sido: ¿Cómo suenan los planetas?; El violín tribológico; Neuronas espejo; La muerte térmica del Universo; Johannes Kepler; El lugar de la mujer en la ciencia; Diagnóstico de enfermedades en el arte; El día de Pitágoras; Marie Curie y nuestras pupilas; Exotierras; etc.

¿Quién se lo pierde?


En El devenir de la ciencia:





jueves, 9 de febrero de 2017

Una misteriosa ecuación en el cementerio (Boltzmann: entropía y probabilidad)

El cementerio central de Viena, Zentralfriedhof, es visita obligada para los amantes de la música que se acercan a la capital austriaca. Situado en  el barrio de Simmering, el vasto cementerio (el mayor y más famoso de Viena, que cuenta con cerca de medio centenar, y uno de los más grandes de Europa) ocupa más de dos kilómetros cuadrados y en él están enterradas personas de diferentes religiones (además del cementerio católico hay uno protestante, dos judíos y una pequeña zona reservada para los cristianos ortodoxos). Este magnífico cementerio fue abierto en 1874. En el centro del mismo se encuentra la Iglesia del Dr. Karl Lueger (iglesia mausoleo dedicada a la memoria del  que fuera apreciado alcalde de Viena a comienzos del pasado siglo), imponente edificio, como no podía ser de otra manera en la monumental Viena. Hablar del Zentralfriedhof es hacerlo de música pues ningún cementerio del mundo concentra tal cantidad de tumbas de insignes músicos: Beethoven, Brahms, Gluck, Salieri, Schubert, los Strauss (los dos Johann, Josef y Eduard) y otros compositores menos conocidos: Czerny, Goldmark, von Herbeck, Lanner, Schoenberg, Stolz, von Suppé y Wolf. El monumento en memoria de Mozart (obra de Hanns  Gasser en 1859), situado originalmente en el cementerio de St. Marx, fue trasladado al Zentralfriedhof en 1891 (centenario de la muerte del genial compositor de Salzburgo). El monumento fúnebre se encuentra en una arboleda del cementerio cerca de los sepulcros de otros grandes compositores.

Paseando por el Zentralfriedhof vienés tal vez nos encontremos el sepulcro de un personaje, que debe ser célebre, con un barbudo busto. ¿Otro famoso músico? Nos acercamos con curiosidad y en la blanca piedra, en la parte superior del monumento, leemos lo que parece ser una ecuación matemática cuyo significado acaso ignoremos: S = k log W. ¿Qué significa? No cabe duda de que no se trata de un compositor. Puede que sea un matemático. Quizás un insigne físico. Bajo el barbudo busto de serio gesto y penetrante mirada leemos: Ludwig Boltzmann (1844 – 1906). Se trata por tanto del gran físico teórico del siglo XIX, el fundador de la Mecánica Estadística (estudio estadístico de las propiedades de un gran número de partículas, átomos o moléculas, que constituyen un sistema material para predecir su comportamiento macroscópico). No es pues la tumba de un científico local mediocre sino la de uno de los más importantes científicos decimonónicos, pionero y precursor, casi más un hombre del siglo XX (acaso el primer revolucionario de la nueva física que iba a surgir).

[Imagen procedente de www.eoht.info. (Aquí)]


Ludwig Eduard Boltzmann, nacido en Viena, fue profesor en las universidades de Viena, Graz, Munich y Leipzig. Aplicó con acierto la novedosa Mecánica Estadística a la teoría cinética de los gases, completando así los trabajos de Maxwell. Pero fue más allá aplicándola a la Termodinámica, de manera que para Boltzmann el famoso Segundo Principio (la entropía, que es una medida del desorden, de un sistema aislado aumenta sin fin en búsqueda de un máximo, de un equilibrio final o situación última de máxima homogeneidad y desorden en la que cese toda actividad) tiene una interpretación probabilística. O dicho con otras palabras, la segunda ley de la Termodinámica es una ley estadística, pues para Boltzmann el desorden es más probable que el orden; así el estado de mayor entropía (y desorden) será el de mayor probabilidad. De ahí el continuo aumento de entropía anunciado por el Segundo Principio. Stephen Hawking, en su célebre Historia del tiempo(1), nos pone un ejemplo aclarador: “La segunda ley de la termodinámica resulta del hecho de que hay siempre muchos más estados desordenados que ordenados. Por ejemplo, consideremos las piezas de un rompecabezas en una caja. Hay un orden, y sólo uno, en el cual las piezas forman una imagen completa. Por otra parte, hay un número muy grande de disposiciones en las que las piezas están desordenadas y no forman una imagen. […] Imaginemos que las piezas del rompecabezas están inicialmente en una caja en la disposición ordenada en la que forman una imagen. Si se agita la caja, las piezas adquirirán otro orden que será, probablemente, una disposición desordenada en la que las piezas no forman una imagen propiamente dicha, simplemente porque hay muchísimas más disposiciones desordenadas. Algunos grupos de piezas pueden todavía  formar partes correctas de la imagen, pero cuanto más se agite la caja tanto más probable será que esos grupos se deshagan y que las piezas se hallen en un estado completamente revuelto, en el cual no formen ningún tipo de imagen”. El resultado será el previsto por el segundo principio de la Termodinámica: de una situación ordenada el sistema evoluciona hacia el desorden, más probable.

En la ecuación S=klogW, S simboliza la entropía del sistema, k es la constante de Boltzmann, que se obtiene dividiendo la constante R de los gases ideales por el número de Avogadro, y W expresa el número de estados microscópicos correspondientes a cierto estado macroscópico del sistema. El macroestado más probable será aquel que tenga un mayor número de microestados (como ocurre con el rompecabezas, donde hay un número muy elevado de disposiciones que no forman una imagen completa, frente a la única disposición que lo resuelve). Así W es una medida de la probabilidad de un determinado macroestado de un sistema material. 

Pero el físico austriaco debe ser recordado también como defensor del atomismo físico, encontrando por ello la dura oposición de los energetistas, que filosóficamente eran positivistas militantes, para quienes los átomos eran meros entes metafísicos. Aunque hoy nos pueda resultar extraña la intransigente posición de los llamados energetistas en las décadas finales del siglo XIX, la concepción de la física por ellos defendida se mostraba extraordinariamente vigorosa entonces. Los energetistas, con Ostwald a la cabeza, defendían la idea de que la energía y la termodinámica debían constituir la base segura para el razonamiento científico y no la imaginación de átomos materiales. El inolvidable Louis De Broglie, premio Nobel de Física en 1929, describe con claridad la situación en el prólogo de La Théorie physique au sens de Boltzmann et ses prolongements modernes (1959), del gran historiador de las Ciencias René Dugas(2):


 “La obra está dedicada a la Teoría física en el sentido de Boltzmann y sus prolongaciones modernas. Dugas había quedado sorprendido de la originalidad de la obra de Boltzmann y por la energía que había demostrado sosteniendo durante toda su juventud y su madurez el punto de vista de los atomistas y la utilidad para la Física teórica de emplear imágenes y de representarse estructuras; él se encontraba así en violenta contradicción con los representantes de la escuela energetista que, en esta época se imponía como una obligación en casi todos los países y en particular en Alemania y que, adoptando un punto de vista positivista y una presentación abstracta y formal de las teorías físicas, pretendía prohibir a los investigadores toda representación de los elementos no directamente observables de la materia y lanzaba anatemas y a veces sarcasmos contra los esfuerzos de Boltzmann y sus raros imitadores.[…] Todos los físicos partían evidentemente de hechos experimentales, pero, sobre esta base indispensable, elevaban, según la orientación de sus pensamientos, edificios muy diferentemente construidos. Los unos para traducir los hechos concretos construían en su espíritu imágenes, abstractas y esquemáticas, evidentemente, como todo lo que es científico; pero, sin embargo, intuitivas y creadas por la imaginación, y con su ayuda desarrollaban teorías deductivas que les permitían interpretar y prever los fenómenos mecánicos, y ellos veían en el empleo alternado de la inducción imaginativa y de la deducción lógica la mejor de las palancas que podíamos emplear para intentar levantar el pesado velo que nos oculta la naturaleza real de las cosas. Otros, más amantes de formalismos rigurosos, intentaban extraer de los hechos experimentales una serie de conceptos y postulados que no recurren en modo alguno a la imaginación, y fijados de una vez para todas, y deduciendo de ellos de una manera rigurosa todas las consecuencias posibles.[…] Sin duda alguna, Boltzmann pertenecía a la primera escuela  y estaba casi solo en la Europa de su tiempo, en particular en los países de lengua alemana, para sostener las concepciones del atomismo y desarrollar, especialmente en su célebre teoría cinética de los gases, la imagen molecular de la estructura de la materia; no debía vivir lo bastante para ver triunfar el punto de vista que sostenía.” 


Por si todo ello fuera poco, el papel desempeñado por Ludwig Boltzmann en el nacimiento de la física moderna a comienzos del siglo XX es destacable, diríamos que esencial, hasta el punto de que podamos considerarlo, sin miedo a exagerar, como precursor de la nueva física. Quizás sea Boltzmann “el primer físico del siglo XX”, aunque cronológicamente lo situemos en el XIX, cuando desarrolló sus investigaciones y teorías. El físico austriaco le comunicó a Planck que para hacer una teoría correcta sobre la termodinámica estadística de la radiación sería necesario introducir un elemento de discontinuidad aún desconocido. Valiosísima observación. Según Dugas , el descubrimiento realizado por Planck, en el estudio de la radiación del cuerpo negro, y por Einstein en el estudio teórico del movimiento browniano y en la teoría de los cuantos de luz, fueron posibles gracias al método y a las ideas de Boltzmann.

Hace algo más de cien años moría trágicamente Boltzmann (silencioso centenario en 2006) en la pequeña localidad de Duino, en la costa adriática, próxima a Trieste. La otrora ciudad del Imperio Austrohúngaro es conocida por su antiguo castillo y por aquellas bellas y místicas elegías que escribiera el gran poeta Rainer María Rilke (la décima comienza con estos versos: “Que un día, a la salida de esta visión feroz, eleve yo/ mi canto de júbilo y gloria hasta  los ángeles, que asentirán”). Ludwig Boltzmann, eminente físico que supo ver lo que era invisible para los demás, no pudo sin embargo escapar de su feroz visión y contemplar como, finalmente, todos asentirían. Boltzmann se suicidó en Duino, a finales del verano de 1906, ahorcándose mientras su mujer e hija se bañaban. Si bien las causas que le llevaron a tan drástica decisión no están claras (posiblemente nunca las sepamos), parece probable que los duros ataques que recibieron sus teorías e ideas por parte de algunos de sus colegas positivistas (Ostwald y Mach, principalmente) pudieron desencadenar tan fatal desenlace. O tal vez Boltzmann, ya cansado y agotado física y psíquicamente (no olvidemos su carácter cambiante y personalidad depresiva), decidiera no continuar el camino. Sea como fuere, el hecho es que el físico austriaco se quitó la vida poco antes de que, acaso, pudiera haber salido del túnel. La supuesta existencia real de los átomos, defendida por Boltzmann, necesitaba contundentes pruebas experimentales a su favor. Y estas pruebas no tardaron en llegar: diferentes experiencias, particularmente las realizadas por Jean Perrin, permitieron obtener, por métodos muy diversos, el valor del número de Avogadro y el diámetro de los átomos en absoluta concordancia con las predicciones de la teoría cinética.

Las guías turísticas nos hablan de las tumbas de los ilustres músicos enterrados en el cementerio central de Viena, pero no encontramos en ellas ninguna referencia a Boltzmann. Para nosotros, la contribución teórica del físico austriaco es realmente música celestial.


 Notas:

(1)    Stephen W. Hawking: Historia del tiempo. Del Big Bang a los agujeros negros. Crítica. Barcelona, 2005. Pags. 192-93. El libro de divulgación de Hawking, ya un clásico, sigue siendo de lectura imprescindible.

(2)   Este texto lo encontramos en el delicioso e interesantísimo libro de Louis De Broglie, Por los senderos de la ciencia, Espasa Calpe, Madrid, 1963, en el capítulo titulado “La obra de Boltzmann y la Física moderna” (pags. 253-55). Recomendamos asimismo la lectura de los capítulos: “El gran descubrimiento de Max Planck: la misteriosa constante h”y “Por los senderos de la Física”, entre otros.



Bernardo Rivero Taravillo



Este artículo fue publicado en la Revista Digital de Ciencias del IES Bezmiliana en marzo de 2007.

domingo, 22 de enero de 2017

Pseudociencia e historias para no dormir





[Edgar Allan Poe]

No he debido ser el único que quedó impactado, a veces sobrecogido, en su juventud por los cuentos de terror del gran maestro norteamericano del género, Edgar Allan Poe (1809 - 1849). Entre ellos, la historia del señor Valdemar me interesó especialmente. Poe, en su cuento La verdad sobre el caso del señor Valdemar (1845), se adentra en los oscuros terrenos del subconsciente y el mesmerismo o hipnosis, basado en el supuesto magnetismo animal. Se aplica la técnica al señor Valdemar, enfermo de tuberculosis y desahuciado por los médicos. El moribundo es mesmerizado o hipnotizado con sorprendente e inquietante resultado.


[Franz Anton Mesmer (1734 - 1815), médico alemán defensor del llamado magnetismo animal y precursor de la hipnosis]


Franz Anton Mesmer (1734 - 1815) estudió medicina en la Universidad de Viena y en 1766 publicó su tesis sobre la influencia de los astros en el cuerpo humano y la salud (llaman la atención semejantes ideas astrológicas ya bien avanzado el siglo XVIII, la centuria de las Luces). Y de aquí pasó a la creencia de las curaciones mediante el llamado magnetismo animal (que, dicho sea de paso, tanto nos recuerda a terapias pseudocientíficas más actuales).

Isaac Asimov dijo de Mesmer que fue un místico interesado en astrología que creía en la existencia de fuerzas cósmicas capaces de influir en las personas y la salud. Sus peculiares métodos, con resultados exitosos pero no con menos fracasos, le causaron ciertos problemas en Viena y se trasladó a París en 1778. La técnica de Mesmer consistía en un principio en tratar de curar al enfermo pasando imanes por su cuerpo, pero finalmente pensó el singular médico alemán que los imanes no eran imprescindibles y que bastaba con pasar la mano por el cuerpo del paciente, debido al supuesto magnetismo animal. Afirma Asimov que, a pesar de todo, queda claro que Mesmer llegó a curar males por sugestión.

Señalemos que el mesmerismo fue evaluado por una comisión francesa en 1784, de la que formaban parte, entre otros, Franklin, Lavoisier y De Jussieu, llegándose a la conclusión de que el método de Mesmer no curaba realmente enfermedades y que no había evidencia científica de un fluido magnético. Una vez más el médico alemán se vio obligado a abandonar la ciudad donde ejercía.

A mediados del siglo XIX, el neurocirujano escocés James Braid (1795 - 1860) se interesó por el mesmerismo y trató de explicarlo científicamente,  descartando los fluidos magnéticos en los que había creído Mesmer. Braid llamó hipnosis al estado de sueño artificial obtenido mediante la fijación de la mirada en un punto brillante.



En TVE emitieron en la serie Historias para no dormir una excelente versión del cuento de terror de Poe, El caso del señor Valdemar, que recomiendo al lector:






sábado, 10 de diciembre de 2016

Bóreas (el viento del norte)

[Bóreas rapta a Oritía, óleo de Peter P. Rubens (1620). Bóreas era el dios griego del frío viento del norte. De la estirpe de los Titanes, Bóreas, que habitaba en la fría región septentrional de Tracia, poseía gran fuerza  y era representado con alas y barbas. Los cuatro dioses griegos de los vientos eran hijos de Astreo y de Eos:  Bóreas (del norte), Notos (viento cálido y tormentoso del sur), Euro (del este) y Céfiro (viento del oeste, el que "preñaba a las raudas yeguas lusitanas".
 Más información y procedencia de la imagen aquí]


[La ráfaga de viento es un cuadro del paisajista francés Jean François Millet (hacia 1871 -73). La pintura del normando es muy expresiva y nos traslada a un frío escenario azotado violentamente por el viento. Para saber más consúltese la magnífica Pinacoteca meteorológica de José Miguel Viñas, en http://www.divulgameteo.es/pinacoteca.html]


El viento del norte no sólo nos trae frío -en invierno provocando una sensación térmica que nos deja helados- sino que en ocasiones nos sorprende con maravillosas melodías boreales. Es lo que ocurre con Le Vent du Nord, imprescindible grupo de Quebec, que junto con temas tradicionales en francés de aquellas tierras americanas nos fascina con aires iroqueses.

Sacad vuestro espíritu salvaje y disfrutad de la naturaleza:



jueves, 17 de noviembre de 2016

Un poeta ilustrado ante la ciencia

[Retrato de JUAN MELÉNDEZ VALDÉS realizado por Goya (1797).
Procedencia de la imagen aquí]


“La poesía de Meléndez Valdés constituye el núcleo fundamental del esfuerzo ilustrado para operar en la conciencia de sus lectores en la dirección del cambio”.



Como en El devenir de la ciencia nos interesan sobremanera las relaciones de la ciencia con los demás ámbitos de la cultura, traemos aquí de vez en cuando alguna que otra pincelada que ilustre este sugestivo vínculo, tantas veces obviado.

Fijamos hoy la atención en el poeta ilustrado español Juan Meléndez Valdés (1754 - 1817), figura esencial en el panorama literario del siglo XVIII en nuestro país, fino poeta neoclásico -también precursor del Romanticismo- que se interesó por la ciencia (evolucionó hacia una poesía filosófica y recibió el poderoso influjo de Jovellanos), como se observa en las alusiones que hace a ella en su obra: Oda a la verdad, Oda a un lucero, Inmensidad de la Naturaleza y bondad inefable de su Autor, A las estrellas, La aurora boreal, entre otras. Como botón de muestra, unos versos de la Oda a la verdad (1797):


En ellos embebido
a Siracusa el griego a saco entrada
no ve, herido de la atroz espada
da su vida gloriosa;
y el gran Newton subido
a la mansión lumbrosa,
cual Genio alado tras los astros vuela,
y al mundo absorto la atracción revela.


Vemos cómo Meléndez Valdés hace referencia a la muerte de Arquímedes en Siracusa en el 212 a. C., asesinado por un soldado romano que le atravesó el cuerpo con su espada. Y también menciona al genial Newton, descubridor de la ley de la gravitación, la atracción universal.


Y de un signo distinto, pero interesante, es su oda De las Ciencias (1784). En esta composición poética perteneciente a las Odas anacreónticas, de evidente carácter hedonista, Meléndez Valdés nos muestra su preferencia por los placeres de la vida frente a los sinsabores y las dificultades del trabajo científico. Veamos unos versos:


Apliqueme a las ciencias,
creyendo en sus verdades
hallar fácil alivio
para todos mis males.
¡Oh! ¡Qué engaño tan necio!
¡Oh! ¡Cuán caro me sale!
A mis versos me torno
y a mis juegos y bailes. 

[...]

Aténgome a mi Baco,
que es risueño y afable;
pues los sabios, Dorila,
ser felices no saben.
¿Qué me importa que fijo
cual un bello diamante
el Sol esté en el cielo;
como él nazca a alumbrarme?

[...]

Los que estudian padecen
mil molestias y achaques,
desvelados, y tristes,
silenciosos, y graves.
¿Y qué sacan? Mil dudas;
y de estas luego nacen 
otros nuevos desvelos,
que otras dudas les traen.

[...]


Efectivamente, el duro trabajo del investigador lleva con suerte a unas conclusiones que, en principio resuelven un problema, pero que suelen llevar al planteamiento de nuevos interrogantes. Pero, lejos de ser esto motivo de decepción y desánimo, el científico sabe que se encuentra ante una oportunidad de ampliar el conocimiento, de abrir nuevos senderos. Un científico debe conformarse con ir obteniendo una visión cada vez más precisa de la realidad, pero bien sabe que su tenaz tarea es una búsqueda sin término. Eso sí, tal vez la más apasionante de todas las búsquedas.


NOTAS:

(1) Para profundizar más sobre el poeta extremeño Juan Meléndez Valdés puede leerse esta biografía de la Biblioteca Virtual Miguel de Cervantes.

(2) En 2004 se produjo el 250 aniversario del nacimiento del poeta, pasando desapercibido. En 2017 se cumplirán 200 años de su muerte. Deseamos que en esta ocasión el considerado mejor poeta español del siglo XVIII, Juan Meléndez Valdés, aunque literato no muy original, sí de indiscutible valor en ese período de transición entre el Neoclasicismo y el Romanticismo, reciba la atención que merece. 



jueves, 20 de octubre de 2016

El gran conflicto

El pasado verano disfruté de varias charlas y conferencias por Internet; una de ellas me resultó especialmente agradable y amena. Se trataba de la impartida por nuestro estimado físico teórico e historiador de la ciencia, amén de académico de la Lengua, José Manuel Sánchez Ron, quien de forma sosegada y amable nos muestra su particular visión de la realidad, visión que, en gran medida, compartimos. Aquí el vídeo de aquella singular sesión de la Thinking Party 2011 (Fundación Telefónica):




Quiero destacar un aspecto de aquella charla (si bien el conjunto es de gran interés): sus certeros comentarios sobre un conflicto teórico de enorme trascendencia, el conflicto o la incompatibilidad entre las dos grandes teorías revolucionarias de la física, el gran conflicto entre la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Sabido es que desde un principio fue un escollo el tratar de compatibilizar o de emplear simultáneamente ambas teorías, aparentemente irreconciliables. Sin embargo, por separado, son dos teorías muy exitosas con gran capacidad predictiva (pensemos, por citar ejemplos actuales, en la observación de las ondas gravitatorias, predichas por la Relatividad General, y en el prometedor campo de la computación cuántica, con Juan Ignacio Cirac a la cabeza). El propio Einstein trató, infructuosamente, en los últimos treinta años de su vida, de unificar en un solo modelo teórico la explicación de todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza. El conflicto entre la teoría de la relatividad especial y la mecánica cuántica pudo salvarse gracias a la Teoría Cuántica de Campos (que culmina a mediados del pasado siglo, después de décadas de laboriosa búsqueda), a la vez cuántica y relativista (especial). Esta teoría de unificación (en la que las partículas son las excitaciones cuánticas del campo) es capaz de explicar, entre otros hechos fundamentales, la existencia de las partículas (y las antipartículas). La mencionada Teoría Cuántica de Campos es un gran logro y aún sigue desarrollándose. Sin embargo, sólo ha podido aplicarse con éxito a tres de las interacciones fundamentales: electromagnética, nuclear débil y nuclear fuerte. La gravedad se resiste a ser domada, a ser tratada cuánticamente (a pesar de los intentos teóricos, matemáticos y especulativos sin evidencias experimentales u observacionales; piense el lector en la sugestiva y bella teoría, o teorías, de cuerdas o supercuerdas, la mejor candidata hasta la fecha para ser una teoría de unificación que explique todas las interacciones fundamentales, en la que todo estaría en última instancia compuesto por unos minúsculos hilos o cuerdas vibrantes mucho más pequeñas que un átomo y el espacio tendría ¡diez dimensiones!). Puesto que la teoría actual de la gravitación es la teoría de la relatividad general de Einstein, tenemos aquí un gran conflicto entre la Mecánica Cuántica y la Relatividad General, teorías que, como se ha dicho, son un enorme logro conceptual y funcionan a las mil maravillas... ¡por separado!

En su charla, José Manuel Sánchez Ron dice certeramente:  

"Admiro profundamente la relatividad general de Einstein, con la que construimos nuestros modelos cosmológicos, pero creo que la física cuántica es más fundamental".

Y añade:

"No sabemos cómo hermanar la relatividad general con la física cuántica; pero si hay un problema, yo creo que al final habrá que sacrificar la relatividad general frente a la física cuántica".


Es la física cuántica, puntualiza Sánchez Ron, la menos comprensible ("si alguien no queda desconcertado con la física cuántica es que no la ha entendido bien", dijo Niels Bohr) y la más sorprendente de las teorías, que funciona maravillosamente, que nos habla de la realidad física (la realidad biológica la ve nuestro físico e historiador de la ciencia con los "ojos de Darwin").


La teoría de la relatividad general describe el espacio a gran escala, y nos permite el estudio de objetos muy grandes como las galaxias, Se suele visualizar el espacio como una cama elástica que se deforma curvándose debido a la masa de los cuerpos (así se explicaría, por ejemplo, el movimiento en su órbita de un planeta alrededor del Sol, la atracción gravitatoria de Newton se transforma en la Relatividad General de Einstein en una deformación del espacio-tiempo). El comportamiento de los átomos y de las partículas que los componen (electrones, protones y neutrones; estos dos últimos formados a su vez por quarks) queda descrito perfectamente por la desconcertante mecánica cuántica, donde "suceden cosas extrañas" e impera el azar (se habla de probabilidades de sucesos) y la incertidumbre. Es la física de los cuantos, de los valores y saltos discretos (por ejemplo, de energía). Nada que ver con el espacio-tiempo de la Relatividad General, en el que la presencia de materia y energía lo deforma suave y continuamente (piénsese en la imagen de una cama elástica con una pesada bola en su centro). El conflicto está servido. ¿Qué hacemos con la gravitación? ¿No puede tratarse cuánticamente? (véase gravedad cuántica)


[Deformación del espacio-tiempo según la Relatividad General. Procedencia de la imagen: SINC;  enlace aquí]


Ambas teorías son incompatibles a una escala pequeñísima, difícil de concebir, al penetrar en el minúsculo espacio marcado por la longitud de Planck (¡del orden de 10-35 metros!), cuyo valor depende de la velocidad de la luz, la constante de gravitación universal y la constante del mundo cuántico, la constante de Planck. A esta escala la indeterminación cuántica se hace muy grande y el espacio se hace "caótico y turbulento", completamente alejado de la visión del espacio, suave y tranquilo, que nos presenta la teoría de la relatividad general de Einstein. Aquí no podemos utilizar simultáneamente ambas teorías sin llegar a resultados absurdos.




PARA SABER MÁS:

- La física pende de una cuerda (por Daniel Martín Reina, en ¿Cómo ves? Revista de Divulgación de la Ciencia de la UNAM; Nº 108). 


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