Feynman

¿Por qué Feynman fue el más grande de su generación, tanto como científico como divulgador, y un auténtico genio?. Pues, porque era simplemente un “currante de la Física”.

Sonido generado aerodinámicamente

La Aeroacústica es la disciplina científica que estudia el sonido generado aerodinámicamente y como tal se puede considerar como una parte de la Mecánica de Fluidos. Como tal es una teoría general que parte de leyes físicas generales para desarrollar diferentes modelos que estudian la generación y propagación del sonido en fluidos. No obstante su desarrollo ha estado ligado durante décadas al desarrollo de métodos para la reducción de ruido en la industria aeronaútica lo que ha significado que la mayor parte de la investigación en este campo se ha desarrollado en el ámbito de la Ingeniería, y no de la Física Fundamental.

Sin embargo, desde el punto de vista teórico ha de considerarse como una parte fundamental de la Mecánica de Fluidos. Las ondas sonoras son un tipo de perturbación bastante general que se presenta en un fluido, y está asociada con una de las propiedades fundamentales de éstos, la compresibilidad. Por otro lado la propagación de las ondas sonoras puede describirse mediante un campo escalar que obedece a una ecuación bien estudiada por los matemáticos, y tiene una gran importancia heurística. Por ejemplo, existe una analogía entre la propagación de ondas sonoras en un fluido no homogéneo y la propagación de un campo escalar en un espacio-tiempo curvado en relatividad general.

En los manuales de Física, muchas menos veces de lo que se correspondería con una de las grandes ramas clásicas de la disciplina y con múltiples aplicaciones, se trata la Acústica Clásica. Se introduce la ecuación de propagación de ondas sonoras, y se ignora por completo la física de la generación de estas, salvo la introducción de alguno modelo ad hoc de fuentes puntuales, fórmulas empíricas y poco más. A veces se consideran también los fenómenos de propagación no lineales (para entendernos, cuando los medios de propagación son mucho más complejos porque hay varias capas y cosas similares).

Pero existe una teoría general de la generación aerodinámica de ondas sonoras, que fue desarrollada por un matemático aplicado británico, James Lighthill, allá por los años cincuenta del pasado siglo. Es este un personaje muy interesante, entre sus méritos está ser sucesor de Paul Dirac, y antecesor de Stephen Hawking, en la “cátedra de Newton”. Además de citar que se murió realizando una travesía a nado de unos cuántos kilómetros (no recuerdo sin en la costa de Gales o la isla de Mann) cuando ya era septuagenario. Pues bien, Lighthill formuló una teoría de la generación de ondas sonoras, pero también hizo importantes aportaciones al estudio de las ondas generales en fluidos, y la aplicación de la Mecánica de Fluidos a problemas biológicos, como la propulsión de los peces.

Su teoría se basa en un desarrollo matemático, y la introducción de una hipótesis física. El primero es ridículamente simple y se puede condensar en medio folio, y en esencia consiste en manipular las ecuaciones generales de los fluidos para obtener una ecuación que en su lado izquierdo presenta la forma de la ecuación para la propagación de las ondas clásicas, y a la derecha un término que actúa como fuente y daría cuenta de los fenómenos de generación. Lamentablemente tal ecuación no puede resolverse analíticamente (de hecho es más complejo que resolver el sistema de ecuaciones habitual de los fluidos), entre otras cosas porque ambos miembros de la igualdad dependen el uno del otro, y habríamos de conocer soluciones analíticas generales de las ecuación de Navier-Stokes para resolverla (recordad que uno de los problemas del milenio es demostrar que existen soluciones que se comportan bien de dicha ecuación, bueno en realidad son tres, una para cada componente de la velocidad). Y ahí es donde entra la hipótesis física.

Esta se conoce como Analogía Acústica, y como su nombre indica establece una analogía entre el problema general de generación de ondas sonoras, y uno más simple que separa los procesos de generación y propagación de éstas. Para ello se supone que todos los procesos asociados con la generación de las ondas están confinados en una región del espacio acotada (para los que tienen conocimientos básicos de acústica, en esa región no se impone ninguna restricción a las fluctuaciones de presión y densidad), y que fuera de ella se recupera la propagación de ondas sonoras clásica (en realidad la hipótesis es que el medio en la región de propagación se considerar un fluido en reposo y sin variaciones espaciales de entropía entre diferentes regiones del mismo), además se supone que las fuentes en la zona de generación pueden modelarse. Así se separan ambos miembros de la ecuación que se puede resolver por un método conocido como de las funciones de Green.

Un aspecto importante de este tipo de enfoque, es que pueden considerarse diferentes ecuaciones de propagación diferentes a la de Lighthill, y para cada una de ellas puede introducirse un analogía acústica cuando se satisfacen las hipótesis en que se basa, de modo que se obtienen diferentes modelos matemáticos para las fuentes acústicas, así como el medio de propagación que se considera en cada analogía. Esto implica que no todos los modelos tienen por qué, a priori, describir la misma Física y hay que ser muy cuidadoso en su elección. Es este un asunto muy importante desde una perspectiva filosófica, ya que en este campo se trabaja con modelos que no establecen necesariamente una correspondencia directa con lo que realmente sucede en la naturaleza. De lo que se trata es de obtener buenos resultados, y de que los diferentes modelos sean equivalentes y describan, en la medida de lo posible, la misma Física.

En concreto, la analogía acústica de Lighthill implica que no puede existir una realimentación entre los procesos aerodinámicos (los que generan el sonido) y los acústicos (los que lo propagan). En muchos problemas que se pueden plantear en la práctica la hipótesis se cumple, pero hay casos importantes en que no es así. Por ejemplo, cuando uno silba puede producirse una realimentación de este tipo, así como en diversos problemas que se plantean en acústica musical que implican cavidades resonantes, o la salida de aire por un tubo. Pero eso, es otra historia…

Ágora

Tenía ganas de ver la película de Amenábar, entre otras cosas para ver hasta qué punto puede considerarse como una película rigurosa con los pocos hechos históricos que se conocen sobre el asunto. Las críticas de los sectores conservadores se han centrado precisamente en eso, y la verdad, una vez vista, o bien estamos ante decir cosas que no son ciertas a sabiendas, o bien muchos de esos críticos han hablado sin haber visto la película y basados en el argumento ad hominen basado en prejuicios.

Se trata de una obra artística, no un libro de historia, por lo que es lógico que el autor se tome licencias que contribuyan a desarrollar la idea que trata de presentar. Sin embargo la película es bastante rigurosa en lo que se refiere a los hechos conocidos, es más, la historia que se nos cuenta es una combinación de los diferentes detalles que tenemos sobre el suceso, ya sea la crónica de Sócrates Escolástico, o las de otros autores cristianos que calificaban a Hipatia de bruja. Por otro lado la destrucción del Serapeum de la Biblioteca y la muerte del Hipatia son sucesos claramente diferenciados en el tiempo y que se ajustan en la fecha a los sucesos históricos. Ya que todo el mundo cita a Carl Sagan como autor de una supuesta confusión sobre el tema, recomiendo la lectura de la página 339 de la edición de RBA del libro de Cosmos donde habla del tema y donde yo no he encontrado esa asociación, y que me expliquen si realmente el texto de Sagan dice eso.

En la película aparecen personajes de los que sí se tiene constancia como el obispo Sinesio, Orestes, el propio Cirilo, etc. Más o menos el relato se aproxima al relato que se obtiene de una combinación ponderada de las diferentes fuentes. Sólo hay dos detalles de divergencia, uno, la muerte de Hipatia que es tal y como la describió Sócrates Escolástico pero cambiando las conchas por una lapidación, pero aquí Amenábar hace el cambio de forma muy inteligente, ya que la idea original de los asesinos es matarla de ese modo, y es un personaje fundamental de la trama quien les quita la idea de la cabeza. La otra es la edad, tema que también me parece discutible.

Existen varias versiones sobre ese tema. Una de ellas asegura que algunos comentaristas posteriores emplean una palabra en griego que haría referencia a una mujer mayor, sexagenaria. Otros que hay datos que sugieren que era más joven. Pero hay un argumento que a mí no me parece concluyente, y es el que niega que pudiera ser la maestra de Orestes y Sinesio siendo tan solo cinco años mayor que ellos. Esto me parece un prejuicio sin fundamento, ya que estamos hablando de una anomalía, el propio hecho de que una mujer en ese lugar, y ese tiempo, pudiese realmente ser la filósofa más importante y respetada del lugar. Creo que el director toma partido precisamente por la hipótesis de la Hipatia joven para resaltar este hecho.

Por otro lado la evolución de los personajes me parece muy interesante, y ojo, que están muy presentes las contradicciones de la protagonista a lo largo de la película. Se nos presenta una Hipatia virtuosa según los cánones de la época, pero es un personaje muy humano y lleno de imperfecciones, y hay varias muestras de ello. Me ha gustado mucho como en la resolución del problema astronómico que le plantea Orestes (quien luego se nos muestra como un pragmático político a quien no le preocupan tales cuestiones como en su juventud) la propia Hipatia acaba en contradicción con sus propias enseñanzas, como le dicen sus antiguos discípulos.

Pero su evolución es completamente creíble, en la medida en que es la misma que del también neoplatónico Kepler, con la diferencia de que Hipatia no mamado siglos de cristianismo y está más próxima a las fuentes filosóficas clásicas además de Plotino, Aristóteles y Platón. Es más, lo poco que sabemos sobre Teón e Hipatia es que fueron comentaristas de la obra de Apolonio sobre las secciones cónicas, obra que inspiró al neoplatónico renacentista alemán. Me parece, por tanto, que la trama astronómica es completamente creíble. Si el propósito del director es mostrarnos un descubrimiento muy importante que se ha perdido como resultado de un fanatismo que ha acabado en crimen me parece al menos razonable lo que propone, y otra cosa distinta cantaría demasiado como para creerse la película.

Sobre el tema de las religiones la película es rigurosamente histórica, y realmente no nos muestra un maravillos mundo pagano como algunos sugerían. Son los paganos quienes mediante un acto atroz desatan una razonable ira de los cristianos que acaba con la destrucción del Serapeum. Lo mismo puede decirse de la actitud de los judíos ante la persecución de Cirilo, ya que obran igual de los cristianos, mediante venganzas sangrientas cuando tienen ocasión. Realmente no hay una toma de posición, salvo en la escena en que los notables de Alejandría reprochan el ateísmo de Hipatia, pero aquí también el director nos muestra a una heroína intolerante que no está dispuesta a transigir por un bien mayor, y contradice susenseñanzas, como bien le recuerdan Orestes y Sinesio.

También me ha gustado como en la película se muestra una clara diferencia en la narración en función de los dos obispos que aparecen en la historia. Cuando aparece Teófilo lo hace dando un sermón sobre las bienaventuranzas y mientras se reparte comida a los pobres, por el contrario Cirilo se nos muestra ya como un político. Del mismo modo aparecen muchos personajes cristianos con otra perspectiva. Y me parece muy interesante cómo el esclavo de Hipatia llega al cristianismo, como quiere tener fe, y qué dudas se le presentan ante los actos de fanatismo.

Sin duda una gran película que no os podéis perder.

Más cosas sobre el bosón de Higgs

Aquí os dejo una entrevista en la que un físico de partículas habla sobre el asunto de la conspiración del bosón de Higgs para no ser detectado. Me parece interesante lo que dice en la primera respuesta, la que habla explícitamente de este asunto. Lo que la mayoría de los físicos teóricos no quieren reconocer es que si no se tomasen en serio tantas ideas disparatadas, y tanta especulación gratuita que no puede ser comprobada experimentalmente (o mediante simulaciones, la cuestión es que sean falsables o verificables, los matices filosóficos los dejaremos para otro momento), este tipo de especulaciones extravagantes, no se producirían tan a menudo.

Más conspiranoia sobre el LHC

Me comentaban ayer que por la red circulaba una nueva teoría excéntrica sobre el LHC según la cual de algún modo la partícula de Higgs estaba saboteando el acelerador mediante una acción desde el futuro hacia el pasado, el propio campo (no parecía haber distinción entre ambos, grave error) efectuaría algún tipo de censura de detección. Desde luego parece algo delirante que parecería ser obra del fantasma de Phillip K. Dick sufriendo una crisis psicótica. Así que investigué en la red sobre el asunto y descubrí que el origen está en un artículo en línea de un periódico, y que parece ser que la idea original es de dos físicos.

La verdad es que no me sorprende. Cualquiera que se haya pasado algún tiempo ojeando los artículos del ArXiv verá que hay de todo, lo que incluye cosas muy extrañas y bizarras.

Tampoco deberíamos de sorprendernos de que cuando hay bocazas que tienen la ocurrencia de decir que el bosón de Higgs es la partícula de Dios (ay, lo que se hace por vender libros) luego la gente se tome a pecho todas estas cosas, y hasta en las series de televisión frikis se hagan coñas sobre cómo el LHC va a acabar con el mundo mediante alguna catástrofe exótica.

Afortunadamente hay sitios donde estas cosas se comentan con espíritu crítico, aquí os dejo un enlace al blog de Peter Woit en donde se comenta el asunto. Así pude localizar las referencias originales de los dos físicos que proponen esta hipótesis tan extravagante de retrodicción cuántica y me encuentro con un artículo con un comienzo del resumen, que después de algunas horas no he digerido:

“We propose an experiment which consists of drawing a card and using it to decide restrictions on the running of Large Hadron Collider (LHC for short) at CERN, such as luminosity, and beam energy. There may potentially occur total shut down.“

O mi inglés es peor de lo que yo esperaba, o esto es una paja mental. Lo peor de todo es que el cuerpo del artículo es bastante incomprensible y se mezclan argumentos probabilistas con integrales de camino con acción compleja y cosas así. Si no fuera porque son una serie de trabajos en un periodo de dos años uno podría pensar que es una especie de chiste, aunque también es verdad que las frases más sabrosas de la broma posmoderna de Alan Sokal son rigurosas comparadas con esto. Pero lo que es para mear y no echar gota es que alguno de estos artículos ha salido en alguna revista de esas con revisores.

La verdad es que estos asuntos hacen un daño inmenso a la Física, y a las ciencias en general. Ahora que asistimos a campañas de desprestigio de la ciencia que haya profesionales de ellas que aporten munición es lamentable, a saber con qué nos acabaremos encontrado. Pero tampoco hay que extrañarse hay un zeitgeist que favorece que las pajas mentales (especula, que algo queda) y luego están los medios de desinformación y la red para aumentar exponencialmente la entropía informacional.