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). 


EN YOUTUBE:








miércoles, 14 de septiembre de 2016

Gloria de un científico español: los anillos de Ulloa (2ª parte)

[Estatua de ANTONIO DE ULLOA (obra del escultor José Alcoverro; 1899) en el Palacio de Fomento, en Madrid, actual sede del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, bello edificio de finales del XIX] 


En una entrada anterior dedicábamos unas líneas de homenaje al gran científico y marino de la Ilustación española, Antonio de Ulloa (1716 - 1795), con motivo del tercer centenario de su nacimiento. Y decíamos que pretendíamos fijar nuestra atención en un hallazgo poco divulgado de Antonio de Ulloa, realizado durante la expedición a tierras ecuatoriales americanas y publicado en las Relaciones Históricas... (1748): las glorias observadas en el páramo de Pambamarca, un interesante fenómeno óptico atmosférico. 


En la Relación histórica del viaje a la América meridional (1748), en la que se muestran fenómenos extraordinarios observados por Jorge Juan y Antonio de Ulloa en las cimas de los Andes (Lib. VI; Cap. IX; pp. 592 -3), se describe este fenómeno óptico de las glorias o anillos de Ulloa por primera vez:


"Al tiempo de amanecer se hallaba todo aquel cerro envuelto en nubes, muy densas, las que con la salida del Sol se fueron disipando, y quedaron solamente unos vapores tan tenues,  que no los distinguía la vista: al lado opuesto por donde el Sol salía en la misma montaña, a cosa de diez toesas distante, de donde estábamos, se veía como en un espejo representada la imagen de cada uno de nosotros, y haciendo centro en su cabeza tres iris concéntricos; cuyos últimos colores, o los más exteriores del uno tocaban a los primeros del siguiente; y exterior a todos y algo distante de ellos se veía un cuarto arco formado de un solo color blanco: todos ellos estaban perpendiculares al horizonte; y así como el sujeto se movía de un lado para otro, el fenómeno le acompañaba enteramente en la misma disposición, y orden: pero lo más reparable era, que hallándonos allí casi juntos seis, o siete personas, cada uno veía el fenómeno en sí, y no lo percibía en los otros: la magnitud del diámetro de estos arcos variaba sucesivamente a proporción que el Sol se elevaba sobre el horizonte; al mismo tiempo se desvanecían todos los colores, y haciéndose imperceptible la imagen del cuerpo, al cabo de buen rato desaparecía el fenómeno totalmente; en los principios era el diámetro del iris interior tomado en el último color, que le correspondía, de 51/2 grados a corta diferencia; y el del blanco exterior y apartado de todos 67 grados: cuando empezaba el fenómeno, parecían los arcos en figura oval, o elíptica correspondiente al disco del Sol, y después se perfeccionaba, hasta quedar perfectamente circulares: cada uno de los pequeños constaba de encarnado, o rojo: este se desvanecía, y formaba el naranjado; a quien seguía el amarillo, y desvanecido se convertía después en pajizo; y a su continuación estaba el color verde, siendo en todos ellos el exterior el rojo."


[Espectro de Brocken y anillos de Ulloa de un montañero en los Pirineos. Foto de Ramón Monedero. Procedencia de la imagen: METEOBINEFAR.]


Las glorias o anillos de Ulloa son un fotometeoro o fenómeno óptico atmosférico a menudo asociado al espectro de montaña o espectro de Brocken, esa enorme sombra (de apariencia "fantasmal") que se proyecta sobre un mar de nubes o neblina al otro lado del sol y que, con suerte, podemos contemplar desde la ladera de una montaña o la ventanilla de un avión. Una gloria se compone de varios anillos concéntricos coloreados (el rojo, más externo, como nos contaba Antonio de Ulloa) y consiste en un fenómeno óptico en el que intervienen la difracción, la reflexión y la refracción de la luz, que es retrodispersada (es decir, hacia atrás, hacia la fuente luminosa, el sol) por una nube de pequeñísimas gotitas de agua de tamaño uniforme.

Nuestro amigo y excelente divulgador de la meteorología, el físico José Miguel Viñas. nos explica el espectacular fotometeoro de las glorias en su libro Introducción a la Meteorología (Almuzara, 2010). Dice Viñas que el fenómeno que nos ocupa, descrito por primera vez por el sevillano Antonio de Ulloa en 1748, guarda semejanza con el bien conocido arco iris, aunque tiene un origen algo distinto. Asimismo hay que tener en cuenta el tamaño angular del fenómeno, mucho menor en las glorias que en el bello y magno arco iris.

Como se ha dicho, la gloria es el resultado de una dispersión de la luz hacia la fuente luminosa, que previamente incidió sobre una nube. En el caso de las glorias, más que la refracción de la luz al atravesar las gotitas de agua, como ocurre en la formación del arco iris, aunque el fenómeno también ocurre, tienen especial relevancia los fenómenos de reflexión y difracción de la luz, particularmente este último. Nos comenta Viñas que los fenómenos de interferencia que ocurren al difractarse la luz (recordemos que la luz es una onda electromagnética) en torno a los bordes del objeto que produce la sombra o espectro de Brocken (el montañero o el avión), son los responsables de que aparezcan franjas luminosas separadas que rodean el punto antisolar (el lado opuesto al sol).


ENLACE:




jueves, 25 de agosto de 2016

Un reloj antihorario

[Reloj mecánico antihorario de la cara oeste de la antigua puerta este (Isartor) de Múnich (permítanme el juego de palabras). Procedencia de la imagen e información aquí]

Estamos en Múnich, la animada capital de Baviera. Nos dirigimos hacia el río Isar desde Marienplatz, el corazón histórico de la ciudad, por Talstrasse. Es hora de cenar y nos sentamos en una pizzería. Saboreamos unas estupendas cervezas alemanas de nombres impronunciables para nosotros (las elegimos digitalmente, es decir, señalándolas con el dedo en la carta) mientras esperamos las ansiadas pizzas. De pronto, casi con un sobresalto, advierto que el reloj de la torre medieval que tengo frente a mí no marca la hora correcta. No doy crédito a lo que estoy viendo. No puede ser. ¡Un reloj en Alemania que no funciona! Estoy acostumbrado a ello en mi tierra, pero aquí no puede ser. Llevo días comprobando que no hay reloj de iglesia, torre o edificio público que no vaya a la perfección. Aquí está la excepción. Pues no. Una mirada más detenida me permite darme cuenta que el susodicho reloj de la torre funciona impecablemente, aunque lo hace en sentido antihorario, es decir, hacia la izquierda (levógiro). Cuando decimos que gira hacia la izquierda queremos decir que las manecillas hacen un recorrido de derecha a izquierda en la mitad superior de la esfera (el círculo) del reloj mecánico. Lo normal es que las manecillas tengan un sentido de giro hacia la derecha (dextrógiro), como hace el recorrido de la sombra proyectada por el gnomon de un reloj de sol horizontal (en el vertical, de pared, ocurre al contrario) en el hemisferio norte.

Es decir, el paradójico reloj de la torre principal de la puerta del Isar (Isartor) tiene un sentido de giro "en contra de las agujas del reloj", antihorario. Para comprender el sentido de esta simpática anécdota relativa a la medida del tiempo hay que saber que la Isartor alberga el museo dedicado al actor cómico muniqués de principios del pasado siglo Karl Valentin. Sin duda, el reloj antihorario de la cara que da hacia el centro de la ciudad (opuesto al río)  de la antigua puerta del Isar es un guiño humorístico en homenaje a aquel célebre cómico, llamado a veces el "Chaplin de Alemania". Por cierto, no es el único reloj mecánico antihorario del mundo. El presidente de Bolivia, Evo Morales, decidió hacer girar también al revés (sentido levógiro) el reloj de la cúpula de la Asamblea Legislativa en La Paz, con la finalidad de reivindicar la presencia y relevancia de Bolivia, en el hemisferio sur, frente a las potencias del norte (¿conoce el lector otro reloj mecánico que gire hacia la izquierda en algún edificio histórico del mundo?).



PARA SABER MÁS (pínchese en el enlace):



jueves, 28 de julio de 2016

Gloria de un científico español: los anillos de Ulloa

[Lámina XIV de la Relación histórica del viaje a la América meridional (1748), en la que se muestran fenómenos extraordinarios observados por Jorge Juan y Antonio de Ulloa en las cimas de los Andes. En la parte superior, la gloria o anillos irisados vista en la montaña Pambamarca en el transcurso de la expedición geodésica hispano-francesa al ecuador. Podemos leer en dicha lámina: "El fenómeno de los tres iris observado por la primera vez en Pambamarca, y después repetido en otras varias montañas" (Fig. 2). En la misma lámina de la Relación histórica aparece la erupción del colosal volcán andino Cotopaxi: "Cerro de Cotopaxi nevado como pareció en la reventazón que hizo el año de 1743" (Fig. 1). El Cotopaxi es un estratovolcán activo muy peligroso situado a unos 45 km al sureste de Quito. Debido a su gran altitud, de casi 5.900 metros sobre el nivel del mar, tiene una cobertura glaciar y sus erupciones pueden provocar enormes lahares o flujos de lodo y escombros (consecuencia de la fusión del glaciar), arrasando a su paso poblaciones y cultivos de los valles próximos, tal como ocurrió en 1743 y 1744, y de lo que da testimonio Antonio de Ulloa en su Relación histórica (1748), cuando el Cotopaxi erupcionó violentamente, fundiéndose sus nieves perpetuas y ocasionando terribles avalanchas con gran devastación en la zona de Latacunga. Asimismo observamos en la parte baja de la lámina un tercer fenómeno de interés; se trata de la proyección sobre la falda de una montaña de tres arcos blancos formados por la luz lunar: "Fenómeno del aro de la Luna observado que se proyecta en las faldas de los cerros" (Fig. 3).
Fuente de la imagen: www.memoriachilena.cl]




Ciertamente no me extraña que en la galería de los doce sevillanos ilustres del bello Palacio de San Telmo (un espléndido conjunto de una docena de esculturas de Antonio Susillo, realizado en 1895 por encargo del duque de Montpensier) no se encuentre una estatua del eximio científico y marino sevillano Antonio de Ulloa (1716 - 1795), descubridor del platino e impulsor del desarrollo científico y técnico en la España del siglo XVIII (cuando nuestro país, de la mano de políticos reformistas como el ilustrado marqués de la Ensenada, hace un esfuerzo por modernizarse). Sí me preocupa más que a estas alturas de siglo aquel eminente hombre de ciencia sea poco conocido en su país e incluso en su ciudad natal (en la cual, que uno sepa, tan sólo se le ha dedicado el nombre de una calle, Almirante Ulloa, donde nació, y una placa que lo recuerda). ¿No se merece algo más Antonio de Ulloa en Sevilla? Más que nada para que todos sepamos que en nuestra bonita ciudad, de pintores y poetas, también ha habido científicos como Ulloa que han realizado una labor notable en su tiempo, favoreciendo el progreso, y que, además, lograron reconocimiento internacional. Este año se cumplen trescientos años del nacimiento de Antonio de Ulloa y mi ciudad como si nada. Al menos el pasado año se organizó una interesante exposición en el Archivo General de Indias dedicada a la biblioteca del insigne marino y científico sevillano. Pero debe llevarse a la práctica un proyecto más ambicioso que sea capaz de enraizar en la ciudadanía.



[Placa conmemorativa dedicada a Antonio de Ulloa, descubridor del platino, en la fachada de su casa natal, actual calle Almirante Ulloa (en el centro de Sevilla).
Procedencia de la imagen: http://www.galeon.com/juliodominguez/2008/ulloa.html]


[Placa conmemorativa dedicada a los marinos y científicos Jorge Juan (1713 -1773) y Antonio de Ulloa (1716 - 1795), elegidos muy acertadamente para representar a la corona española en la célebre expedición geodésica hispano-francesa al Virreinato del Perú, donde realizaron medidas precisas y estudiaron la naturaleza de la región. La placa se encuentra en la calle Pelota de Cádiz.
Procedencia de la imagen: https://placasdecadiz.com/2010/02/26/jorge-juan-y-antonio-de-ulloa/]


Por si no fuera bastante el haber anunciado al viejo continente la existencia de un metal desconocido para los europeos, la platina o platino, y el haber contribuido a la determinación de la forma exacta de la Tierra (achatada por los polos), amén del estudio de la rica naturaleza americana, Antonio de Ulloa fue una figura clave en el difícil desarrollo científico y técnico de España. Digamos como ejemplo de ello que en 1752 presentó al gobierno un proyecto de Gabinete de Historia Natural, germen del posterior Real Gabinete creado por Carlos III;  y, asimismo, fundó y dirigió el primer laboratorio metalúrgico de nuestra nación (en Madrid) y desarrolló labores técnicas en la minería del azogue o mercurio (en Almadén y Huancavelica, las más importantes minas de cinabrio en Europa y América, respectivamente, de gran importancia para la extracción de la plata). Desde joven su prestigio internacional fue considerable. Así, por ejemplo, a los treinta años era ya miembro de la  Royal Society y a lo largo de su vida irá formando parte de algunas de las principales Academias científicas de Europa. Notable es la relación de sus obras y escritos, algunos muy conocidos (como la Relación Histórica... y las Observaciones Astronómicas...; de 1748, escritos con Jorge Juan). El listado completo de obras de Ulloa puede hallarse en Entre España e Hispanoamérica: Antonio de Ulloa, un hombre de su tiempo. Sus escritos y publicaciones, de ANTONIO GUTIÉRREZ ESCUDERO (Escuela de Estudios Hispano Americanos, CSIC; II Centenario de Don Antonio de Ulloa, Sevilla, 1995, págs. 257 - 270).

Sin embargo, queremos fijar hoy nuestra atención en un hallazgo poco divulgado de Antonio de Ulloa, realizado durante la expedición a tierras ecuatoriales americanas y publicado en las Relaciones Históricas... (1748): las glorias observadas en el páramo de Pambamarca...


(CONTINUARÁ)