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VER MÁS ALLÁ DESDE AQUÍ

Resulta intuitivo pensar que los cuerpos caen más deprisa cuanto más pesan y, de hecho, así se creyó durante muchos siglos. Lo cierto es que hasta hace muy poco nuestra experiencia se ha reducido a lo que tiene lugar dentro de la atmósfera y la resistencia del aire influye decisivamente en la caída de los objetos en función de su forma.

Sin embargo un hombre del s. XVI fue capaz de ver más allá y ayudó a la humanidad a entrar en la era de lo que hoy entendemos por Ciencia.

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La ciudad de pisa sufrió un terremoto y Galileo, que se encontraba en ese momento en el interior de la Catedral de Pisa, reparó en que todas las lámparas que colgaban a la misma distancia del techo tardaban el mismo tiempo en completar una oscilación, de lado a lado del templo, independientemente de su peso.

Se dio cuenta de que, en el fondo, la oscilación de un péndulo podía asimilarse a la trayectoria de una bola que desciende y luego asciende por dos planos inclinados enfrentados entre sí.

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Este planteamiento estaba ya muy próximo al problema de la velocidad de caída de los graves; la inclinación del plano tan sólo retardaba la caída de los objetos (que, con la tecnología de la época, resultaba casi imposible de medir si aquélla era vertical, por su velocidad), pero más allá de eso – y del rozamiento – no alteraba los efectos del campo gravitatorio sobre aquéllos; si el período de oscilación de las lámparas no dependía de su peso, la velocidad de descenso de dos cuerpos a lo largo de un plano inclinado tampoco y, por tanto, la rapidez con que caía un grave no dependía de su peso, en contra de lo que se había creído hasta entonces.

Galileo experimentó con bolas de distintos pesos sobre diferentes planos inclinados, trató de minimizar el efecto del rozamiento pulimentando lo mejor posible las superficies en contacto y confirmó con suficiente aproximación que la velocidad de caída de un cuerpo es independiente de su peso.

Ya en pleno s. XX el comandante David Scott, durante una misión del
Apolo 15, dejó caer un martillo y una pluma en la Luna a la vista de toda la humanidad:

Supongo que este experimento fue, más que otra cosa, un homenaje al sabio renacentista que supo ver más allá sin salir de aquí.

Un día un amigo me hizo ver que en la Ciencia, al menos tan importante como el descubrimiento histórico es el descubrimiento personal y desde entonces así lo creo a pies juntillas con absoluta fe científica. Cinco siglos después de Galileo nosotros también podemos ver más allá sin salir de aquí y comprobar que todos los cuerpos caen a la misma velocidad independientemente de su peso. Hace falta un libro y una hoja de papel cuyas dimensiones no excedan de las de las tapas del libro.

Para irnos poniendo en situación en cuanto al estado de la ciencia antes de Galileo, se sujetan el libro y la hoja, cada uno con una mano, se ponen los brazos en cruz y se dejan caer ambos objetos al mismo tiempo. ¿Qué sucede? Lo que todos ya sabemos.

A continuación, situamos la hoja debajo del libro, sin que sobresalga, y los soltamos. ¿Qué pasa ahora? También es bastante intuitivo, ¿no?

Ahora, quien piense que el peso del libro ha podido arrastrar al papel, que haga lo contrario, que ponga la hoja encima de la tapa superior del libro y que los deje caer. ¿Qué ocurre ahora? ¿Por qué?

Si alguien duda de la razón de este fenómeno, la solución está al final. ¡Que aproveche!

Fuente: Futurelearn.com; ¡Gravity! From black holes to big bang.

Fotos:

viajesfotos.com

Laplace.us.es

El libro protege a la hoja de papel del flujo de aire que genera la caída y, sí, sin la resistencia del aire ambos caen a la misma velocidad. Me alegro de no haber perdido aún la capacidad de maravillarme, no sé si con la Física o con la simplicidad.

Por cierto, ¿qué pasa si se deja caer un taco de hojas de papel sin encuadernar…?

UN UNIVERSO AMIGABLE

Si encontrara una agencia de viajes capaz de ofrecérmelo, elegiría como destino de vacaciones uno de esos cuadros del siglo XVIII que reflejan un mundo equilibrado y primaveral. Un mundo tan amigable como el que refleja esa pintura de Antonio Carnicero que presenta a la burguesía madrileña deleitándose con la ascensión de un globo en medio de un parque. 

Digo que me iría a un cuadro, no al siglo XVIII, porque la realidad cotidiana de ese tiempo debía de ser muy distinta de la imagen con la que solemos asociarlo; sin suministro de agua potable a Madrid hasta bien entrado el siglo XIX, supongo que todas las elegantes pelucas de esa gente debían estar infestadas de piojos…

Ftirápteros aparte, si tuviera que elegir una palabra para referirme al siglo de las luces, ésta sería “confianza”. Al menos aquéllos a quienes la Historia acercó su micrófono nos transmiten un sentimiento de confianza que se impone en todos los campos con el mismo aplomo con el que avanza una apisonadora. Esa confianza se basa en el convencimiento de que el universo es un sistema con un orden de regularidades y de que la razón puede rastrearlas y formular una expresión matemática que las describa de aquí a la eternidad. Como un escultor que “extrae” una escultura del interior de un bloque de mármol “quitando lo que sobra”, el pensamiento ya cuenta con herramientas que le permiten sacar a la luz la armonía existente el orden natural y crearla en el orden social. El mundo empieza a presentarse como un lugar tan amigable como los jardines italianos de la época; comienza a ser amigable porque empieza a ser predecible. Llegar a desentrañar todos los secretos del funcionamiento del universo, y así mejorar la vida de los hombres, parece un objetivo al alcance de las fuerzas de la razón; sólo es cuestión de tiempo. Para mí, el paradigma de esta actitud intelectual lo constituye Leibnitz: el filósofo alemán también trabajó en los campos de la física, de las matemáticas, de la historia, del derecho natural y de la jurisprudencia, la teología y la diplomacia. Se afanó por reconciliar muchas de las posturas divergentes de su época, tratando de resolver todos sus conflictos y contradicciones bajo los auspicios de la Razón. Leibnitz soñaba con poner de acuerdo ciencia y religión, catolicismo y protestantismo, e incluso llegó a trabajar en un idioma universal. Sin embargo, se ha señalado que la amplitud tan enorme de sus inquietudes se tradujo con desigual fortuna en los resultados obtenidos. Fue el pionero de muchas ideas, pero en pocas ocasiones las desarrolló hasta cosechar todos sus frutos.

El rey Luis XV hizo colocar en la sala de los espejos del Palacio de Versalles un reloj astronómico muy sofisticado que reproducía el movimiento de los planetas entonces conocidos, y de alguna de sus lunas, alrededor de un sol majestuoso. El planetario constituía una imitación, que se pretendía perfecta, del movimiento del mundo.

En el siglo anterior, Kepler había llevado a cabo una observación pormenorizada del movimiento de los planetas del sistema solar que le había llevado a formular sus famosas tres leyes. A partir de ahí, por medio de un razonamiento inductivo, Newton había llegado a un resultado general, la ley de la gravitación, válida para todo el universo. Las regularidades halladas en los movimientos del sistema solar habían conducido a formular las leyes que regirían su funcionamiento por siempre jamás y habían permitido al relojero de Luis XV construir una maquinaria capaz de reproducir perfectamente dichos movimientos; en el siglo XVIII estaban convencidos de que el sistema solar era un sistema mecánico ordenado y previsible sobre el que se había hecho completamente la luz. Por eso creo que el reloj astronómico del soberano francés es también, además de una obra de arte, un icono del siglo de las luces. Tal vez el rey miraba su planetario y gozaba al ver al sol en el centro, imponiendo la ley y el orden a los planetas del mismo modo que él trataba de hacerlo con sus súbditos. Quizás también se llenaba de confianza al imaginar que el orden que emanaba de su persona como monarca era igualmente natural y eterno, como el del sistema solar.

Lo que pasó con el sistema político de la monarquía absoluta es sobradamente conocido. En cuanto a las leyes de Kepler, hace tiempo que sabemos que sólo son rigurosamente válidas en el caso ideal de un planeta bajo la exclusiva influencia de un sol, no así cuando se trata de un sol y dos planetas que interactúan fuertemente entre sí, o de un planeta moviéndose bajo la influencia de dos soles. Las circunstancias actuales del sistema solar permitieron al astrónomo alemán formular sus leyes porque los planetas se mueven en órbitas casi circulares y concéntricas y se influyen poco entre sí; de ahí que dichas leyes resulten muy aproximadamente exactas. Ahora bien, quizás en los comienzos del sistema solar se dieron condiciones muy diferentes, al existir otros planetas con órbitas muy excéntricas que se cruzarían que darían lugar a cruces y probables colisiones. De los choques planetarios producidos en ese estado inicial habrían sobrevivido sólo los planetas con órbitas son, por definición, “favorables” al reconocimiento de regularidades en sus movimientos. El orden que ahora vemos corresponde a un estado de equilibrio al que se llega sólo después de mucho tiempo. La proliferación de cuerpos en el estado original del sistema solar habría impedido la formulación de las leyes de Kepler, simplemente porque éstas no habrían sido ciertas ni siquiera de un modo aproximado. Y sin el hallazgo de las leyes de Kepler, las leyes de Newton continuarían enterradas en la confusión del caos planetario. En otras palabras: la aparente regularidad del sistema solar es sólo el resultado de su historia. Dicha apariencia permitió formular unas leyes, las de Kepler, que no son rigurosamente ciertas, pero que condujeron al hallazgo de otras, las de Newton, que aún parecen serlo (con las correcciones introducidas por Einstein). Alguien podría decir que a veces Dios escribe recto con renglones torcidos.

Al margen de cualquier hipótesis sobre sus condiciones iniciales, hoy sabemos que el sistema solar es desordenado y no regular, como probablemente creían Luis XV y su relojero. Tomemos el caso de una de las lunas de Saturno, Hiperión: su forma y su proximidad a Saturno y a otras de sus lunas hacen que su movimiento no se pueda predecir con precisión. Es más, los ordenadores dedicados a simular el sistema solar indican que no podemos saber nada sobre el futuro a largo plazo de los grandes planetas exteriores ni, incluso, de los interiores. El principio de causalidad, según el cual causas semejantes han de producir efectos muy parecidos, parece quebrar: pequeñas desviaciones en el punto de partida pueden conducir a resultados completamente diferentes respecto al comportamiento de los planetas en un futuro lejano. El sistema solar, nuestra casa, ya no es visto como un sistema ordenado y previsible, sino como un lugar donde puede ocurrir cualquier cosa. Y si hemos tenido la impresión contraria es sólo porque hemos pillado “en buen momento” al sol y a los planetas.

Las anteriores conclusiones, que pueden parecer “radicales” frente al inocente reloj de Luis XV y al no tan inocente absolutismo real, resultan realmente “conservadoras” si reparamos en que hemos partido de la base de creernos las leyes de Newton (casi) a pies juntillas. Las sondas Pioneer 10 y 11 fueron lanzadas en 1972 y 1973 para explorar el sistema solar hasta sus confines y los científicos que calcularon sus trayectorias confiaron también en la corrección de las leyes de Newton. Sin embargo, las sondas Pioneer hace tiempo que abandonaron el sistema solar y no están donde deberían estar, y lo mismo sucede con otras sondas enviadas al espacio profundo. Se han barajado muchas explicaciones pero, que sepamos, los expertos no se han puesto de acuerdo y la anomalía, que es un hecho, sigue siendo un misterio. Junto a explicaciones más convencionales, hay quien apunta a que determinadas constantes cosmológicas que manejamos pueden estar ligeramente equivocadas, o no son constantes al fin y al cabo, o a que la gravedad funciona de una forma que realmente no hemos acabado de entender; las ecuaciones que manejamos normalmente para describirla sólo funcionan para el interior del sistema solar, mientras que para distancias más lejanas habría que añadir otros factores que, por supuesto, desconocemos. Esta hipótesis está en línea con ciertas observaciones de galaxias muy lejanas que parecen indicar que una de las supuestas constantes cosmológicas, la llamada “constante de estructura fina”, que determina la fuerza de interacción entre la luz y la materia, no es realmente constante, sino que es diferente en distintas zonas del universo. Según eso, nosotros ocupamos precisamente la región en que la constante de estructura fina permite que las estrellas fabriquen carbono, lo que hace nuestra bioquímica posible.

En la pista de coches de choque que pudo ser el sistema solar en sus orígenes habría sido imposible la aparición de la vida y, por tanto, del hombre y de la razón. Si es cierto que hay regiones del universo donde el valor de las supuestas constantes cosmológicas es distinto que en la nuestra, quizás allí ni la vida ni el pensamiento son imaginables. Seguramente tiene cada vez más sentido conjeturar que la aparición de la razón es el fruto de ciertas regularidades coyunturales en la expresión de los fenómenos naturales. De ser así, la propia razón no sería tampoco más que un producto puramente coyuntural de la naturaleza. Desde ese punto de vista la razón, lógicamente, resultaría especialmente apta para apreciar las regularidades de que trae causa, pero sólo podría aspirar a construir modelos que describan el comportamiento de la naturaleza con una validez puramente coyuntural, referida al estado presente de esta región del universo y a la escala de tiempo de nuestra especie. De hecho, hemos visto que las leyes de Kepler sólo son aproximadamente ciertas en las circunstancias “actuales” del sistema solar. El hombre ha sido capaz de descubrir la “trampa”, pero, sin necesidad de hacerlo, podía haber seguido viviendo con un conocimiento del universo perfectamente válido para la escala de su existencia como especie, antes de que los planetas empiecen a hacer  “cosas raras”.

Las leyes de Kepler tuvieron que ser ciertas para luego poder dejar de serlo. ¿Ocurrirá lo mismo con las leyes de Newton que consideramos, ésas sí, universalmente válidas? Imaginemos un ser minúsculo cuya vida se extiende a sólo una ínfima fracción de segundo. Supongamos que ese ser está mirando el interior de un tubo transparente lleno de gas y que puede observar el comportamiento de cada una de las moléculas del mismo. Ahora nosotros calentamos uno de los extremos del tubo. ¿Cómo percibe el fenómeno ese observador? Durante la brevísima fracción de segundo que dura su vida, el singular científico constata que las moléculas de gas están en furioso movimiento en un extremo del tubo y mantienen su velocidad anterior en el otro, y tras su fallecimiento pasa a la posteridad entre sus semejantes como el descubridor de una ley de la termodínámica que dice que cuando ha pasado mucho tiempo y un tubo de gas calentado ha alcanzado el equilibrio, las moléculas más veloces se agrupan en un extremo del recipiente y las más lentas en el opuesto. La cuestión está en que esa formulación sería perfectamente válida para la escala de duración de su vida y la de sus semejantes. O incluso podemos ir más lejos y preguntarnos: ¿cómo podemos asegurar que la naturaleza no expresa su ser a través de leyes que tienen un carácter “histórico” a escala cosmológica? ¿Podría ser que el comportamiento de la naturaleza, como el de las colectividades humanas, variara en función del grado de desarrollo de aquélla? ¿Tiene ya siquiera sentido la expresión “leyes universales”?

El sol del viejo reloj astronómico de Luis XV irradiaba el brillo de la confianza en la razón. Un brillo que, a 300 años de distancia, se ve considerablemente apagado. Desde entonces, numerosos acontecimientos científicos y sociales han sido otras tantas pedradas (por fortuna simbólicas) contra el relojito y, sobre todo, contra la concepción del mundo que éste representaba. Hoy hay muchos motivos para poner en duda que la razón, por sí sola, pueda garantizar la armonía y la felicidad de los seres humanos, y también que alguna vez aquélla sea capaz de descubrir un orden definitivo que garantice leyes con validez universal. Tal vez sea mejor así. Citaré al escritor Gianni Rodari:

Pienso que Newton hizo los descubrimientos que todos conocemos, porque tenía una mente abierta en todas direcciones, capaz de imaginar cosas desconocidas. La utopía es tan educativa como la realidad.

No creo que sea bueno dejar que nadie, por muy genio que sea, nos cierre la mente a nuevas caminos. Seguramente, en el contexto histórico del siglo XVIII, un mundo ordenado y predecible era visto con el alivio de dejar de ser un juguete de los caprichos de la naturaleza. Pero hoy en día, para cualquier espíritu inquieto, un universo tan regular, tan predecible y tan “amigable”, quizás acabaría resultando sospechosamente parecido al sarcófago de un faraón.

De todas formas, sigo muy atento a todas las ofertas de viajes alternativos. En el fondo, creo que de cuando en cuando no estaría mal pasar una temporada en el interior de una pintura del XVIII.

Fuentes consultadas:

 Física divertida. Carlos Fiolhais. Ediciones Oniro

 The river of time. Navikov. Cambridge University Press.

 Wikipedia

 http://relojes.crearforo.com/image-est6566.html

 http://francisthemulenews.wordpress.com/

 http://www.microsiervos.com/

 http://www.newscientist.com/

 Foto:

 http://bo.kalipedia.com/kalipediamedia/artes/media/200708/22/musica/20070822klpartmsc_94.Ies.SCO.jpg

 


Una frase:

"El tiempo es lo que impide que todo suceda de golpe."

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