lunes, 31 de octubre de 2011

La crisis que afectó a la física hace 100 años


Sentados (izquierda a derecha): Walther Nernst, Marcel Brillouin, Ernest Solvay, Hendrik Lorentz, Emil Warburg, Jean Baptiste Perrin, Viena Wilhelm, Marie Curie y Henri Poincaré. De pie (izquierda a derecha): Robert Goldschmidt, Max Planck, Heinrich Rubens, Sommerfeld Arnold, Frederick Lindemann, Maurice de Broglie, Knudsen Martin, Friedrich Hasenöhrl, Hostelet Georges, Herzen Edouard, James Hopwood Jeans, Ernest Rutherford, Heike Kamerlingh Onnes, Albert Einstein y Paul Langevin.

Créditos: Couprie / Hulton Archive / Getty Images
Hace cien años, las principales mentes científicas de Europa se reunieron para hacer frente a un peligroso estado. Durante los últimos 20 años, los científicos habían descubierto curiosos fenómenos - incluyendo rayos X, el efecto fotoeléctrico, la radiación nuclear y los electrones - que sacudieron los mismos cimientos de la física.

Mientras que los investigadores en el siglo XIX había pensado se habían descrito todos los procesos físicos conocidos, usando las ecuaciones de Isaac Newton y James Clerk Maxwell, las observaciones nuevas e inesperadas estaban destruyendo este panorama color de rosa. Los físicos más importantes, tales como Max Planck y Nernst Walther, consideraron que las circunstancias eran graves como para justificar un simposio internacional que podría tratar de resolver la situación.

Fue el comienzo de la revolución cuántica.

Repercusiones de esta reunión todavía se pueden percibir hasta hoy en día. Aunque la física aún puede parecer que esta en crisis, con investigadores que aún no han encontrado el bosón de Higgs y que carecen de una comprensión completa de la materia oscura y energía oscura, lo que sí sabemos acerca de estos misterios sólo es posible gracias a las bases establecidas en el primer Congreso de Solvay.

De octubre 30 a noviembre 3 de 1911, 18 luminarias se reunieron en el marco de la conferencia en Bruselas, Bélgica, conocida hoy en día como el Congreso de Solvay. Financiado y organizado por el rico químico Ernest Solvay, la lista de invitados es una impresionante colección de los mejores científicos de la época.

Junto con Max Planck, a menudo llamado el padre de la mecánica cuántica, acudió Ernest Rutherford, descubridor de los protones y Heike Kamerlingh Onnes, descubridor de la superconductividad, así como la química Marie Curie y el matemático Henri Poincaré. El miembro más joven de este grupo contaba con 32 años de edad, era Albert Einstein.

Fue así como los miembros reunidos pasaron su tiempo discutiendo sobre su campo.

"El congreso en Bruselas parecía los lamentos sobre las ruinas de Jerusalén," Einstein escribió a su amigo, el ingeniero Michele Besso "Nada positivo salió de él."

El "templo" cuya destrucción muchos de los investigadores se lamentaban eran las teorías de la física clásica, que había dominado el pensamiento científico en el siglo anterior. La mecánica clásica había logrado describir el movimiento de los planetas, el comportamiento de la electricidad, el magnetismo y la relación entre sólidos líquidos y gases. Sin embargo, fenómenos recientemente observados estaban apuntando a los problemas. La luz, por ejemplo, había sido descrito hasta ahora como una onda sin embargo, algunos experimentos sugerían que se trataba de un modelo inadecuado.

El mismo Einstein fue un firme defensor de la nueva corriente, el camino de la mecánica cuántica. Sobre la base de una teoría de Planck, abogó por la idea, entonces de los radicales sobre que la luz podía comportarse como tanto una onda como una partícula (cuántica). Mientras que hoy conocemos como una posición certera, las observaciones en ese momento no eran lo suficientemente fuertes como para apoyar de todo corazón a esta conclusión. No sería hasta la década de 1920 que las partículas de luz llamadas fotones serían descubiertas.

Actas del Consejo de Solvay muestran cómo los físicos tenían una visión del mundo diferente. Los miembros consideraban "en que la llamada teoría cuántica es, sin duda, una herramienta útil, pero que no es una teoría en el sentido usual de la palabra, en todo caso no es una teoría que podría desarrollarse en una forma coherente en la actualidad", escribió Einstein.

En ese momento, las teorías que describían los cuantos de luz y de la dualidad partícula-onda no tenía ninguna justificación experimental rigurosa. Muchos de los científicos en la conferencia todavía concebían el concepto, ahora obsoleta de un éter lumínico, que supuestamente era el medio por el cual ondas de luz, al igual que las ondas viajan a través del agua de mar.

Einstein se opuso al conservadurismo de sus compañeros asistentes a conferencias. Planck, escribió, "(Einstein) pegado obstinadamente a algunas ideas preconcebidas, sin duda, esta equivocado", mientras que Poincaré lo describió como "simplemente negativo en general, y, a pesar de toda su agudeza, mostró poca comprensión de la situación".

A pesar de sus objetivos, la reunión de 1911 logro poco. En su conclusión, Ernest Solvay se dirigió a los científicos, diciendo: "A pesar de los resultados alcanzados en este congreso, no se han resuelto los problemas reales que se mantienen a la vanguardia." Haría falta por lo menos dos décadas antes de que la evidencia experimental y científica mostrará a la mecánica cuántica como una teoría verdadera.

Sin embargo, esta primera conferencia llevó a Solvay al establecimiento de una reunión anual de los principales científicos para reunir y discutir los asuntos del día. La famosa Quinta Conferencia Solvay sucedida en 1927, mostró como Einstein discutió combate una vez más con los asistentes, aunque esta vez con Niels Bohr y Werner Heisenberg acerca de cómo la mecánica cuántica había ido demasiado lejos y había reducido el comportamiento de las partículas subatómicas a las probabilidades. ("Dios no juega a los dados con el universo", declaró Einstein supuestamente).

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