Mujeres en la Física 2:  Jocelyn Bell.

Muchas personas opinamos que Jocellyn Bell Burnell, astrofísica irlandesa que descubrió por primera vez los pulsares (y con ello las estrellas de neutrones), debió recibir el premio Nobel de Física en 1974. En cambio, se lo otorgaron a su asesor doctoral Antony Hewish.

Los pulsares son estrellas de neutrones en las que el eje del campo magnético no coincide con el eje de rotación de la estrella. ¿Suena familiar esto? Así es, en la Tierra tenemos un fenómeno parecido. En el proceso de caída de partículas hacia la estrella, se genera una radiación que primordialmente tiene la dirección de dichos ejes magnéticos.

Resulta que en 1967 Jocelyn Bell descubrió unas pulsaciones en ondas de radio que se repetían aproximadamente cada 1.3 segundos, y que provenían de la conocidísima constelación Vulpécula (salud).

Bell y Hewish quedaron atónitos con dicho comportamiento, e incluso llegaron a nombrar la señal como LGM-1 (por Little Green Men o pequeños hombres verdes) pensando humorísticamente en la lejana posibilidad de alliens. Esto quedó pronto descartado cuando se descubrieron otros pulsares en varios lugares del cielo con periodos más pequeños, incluyendo el de la famosa nebulosa del cangrejo y dejando claro que era un fenómeno natural. Pero es interesante lo que mencionó a los años nuestra heroína:

"Realmente no creíamos que habíamos recogido señales de otra civilización, pero obviamente la idea había cruzado por nuestras mentes y no teníamos pruebas de que fuera una emisión de radio completamente natural. Es un problema interesante: si uno cree que puede haber detectado vida en otra parte del universo ¿Cómo anuncia uno los resultados de manera responsable? ¿A quién le dices primero?"

Todo encajó al considerar que el tipo de astro que causaba las pulsaciones debía corresponder a un objeto sumamente compacto, puesto que no podía observarse directamente y giraba muy rápido. Más pronto que después, como candidato favorito quedaron las estrellas de neutrones. De hecho, la existencia de este tipo de estrella había sido propuesta en los años 1930 por el polémico e interesante Fritz Zwicky.

Volvamos al haz de radiación que emite la estrella, y que observamos como pulsos en la Tierra. Las partículas aceleradas emiten ondas electromagnéticas. Esto ocurre en la Tierra, cuando partículas cargadas chocan con la ionósfera causando las famosas auroras... pero nos interesa más bien la radiación electromagnética que se puede emitir. En una estrella de neutrones tienes un fenómeno similar, pero mucho más extremo: por conservación de momento angular, un objeto muy compacto (típicamente con radio de 10 km) gira muy rápido y posee un campo magnético mucho más potente que el de la Tierra. Las partículas cargadas aceleradas causan radiación en un haz colimado en dirección de los ejes magnéticos, y por tanto se da esa especie de faro, en que si un observador está en la dirección adecuada observa una especie de pulso. El tipo de onda electromagnética que emita el pulsar (v.g. ondas de radio o rayos X) depende de la potencia del campo magnético que posea. (Para una explicación reciente detallada de las pulsaciones puedes leer esto.)

A partir de ahí, el techo fue el cielo:

- Las estrellas de neutrones se asociaron no solo a los pulsares, sino también como remanentes de las famosas supernovas, explosiones de estrellas que pueden ser más luminosas que la misma galaxia.

- En 1974 se descubrió un pulsar que tenía una danza gravitacional con otra estrella de neutrones, y dándole seguimiento a cómo van cayendo lenta pero inexorablemente una hacia la otra, se comprobó por primera vez la existencia de ondas gravitacionales (bum y Nobel de Física en 1993 por ello a Hulse y Taylor).

- Se entendió que muchos elementos pesados no solo se formaban en las supernovas, sino en el mismo choque de estrellas de neutrones: Sé que te emociona saber que la mayor parte (o todo) de esa pequeña joyita de oro que te gusta tanto nació de un choque de estrellas de neutrones.

- Y además, el descubrimiento de las estrellas de neutrones fue un paso decisivo para tomar más seriamente a sus primos un poco más compactos: black holes. 

Hay muchas incógnitas e ideas interesantes relacionadas con pulsares. Entre otras cosas:

1. Algunos pulsares son tan precisos que rivalizan con los relojes atómicos en exactitud, lo que ha permitido el desarrollo de un programa para otro método de detección de ondas gravitacionales (googlealo como Pulsar Timing Array).
2. No se tiene claro porqué algunos cambian ligeramente su frecuencia de rotación súbitamente (glitches).
3. Y tampoco queda del todo claro porqué no están alineados los polos magnéticos con el eje de rotación -dicha alineación es posible, pero no forma un pulsar pues la radiación emitida siempre apuntaría en la misma dirección.

Como dijimos al principio, justo hubiera sido que esta astrofísica hubiera recibido el premio Nobel, y de hecho el mismo Hewish indica en su lectura Nobel que fue ella la que se dio cuenta de una señal repetitiva que después se interpretaría como indicativo de un pulsar.

Casi como compensación, Jocelyn Bel ha ganado diversos premios. En 2018 fue galardonada con el premio Breakthrough in Fundamental Physics (que por ejemplo recibiera el buen Hawking antes que ella):

https://www.scientificamerican.com/article/pulsar-discoverer-jocelyn-bell-burnell-wins-3-million-breakthrough-prize1/ 

Necesitamos más mujeres en la ciencia, y sobre todo que su creatividad e ingenio dejen de ser sofocadas por la sociedad. Abajo, video con algunas opiniones de esta genial astrofísica que vale la pena ver.

Mujeres en la Física 1: Emmy Noether.

Primera entrega sobre algunas mujeres que han hecho aportaciones maravillosas en física y temas aledaños:

1. Emmy Noether.

A esta matemática alemana que realizó aportaciones fundamentales al álgebra moderna, le debemos el famoso teorema de Noether, que demostró en 1915 y publicó en 1918. De manera un poco ambigua, este teorema puede leerse en la forma:

Para cada simetría continua en un sistema, existe una cantidad conservada correspondiente.

En física, la conservación del momento lineal, de la energía, del momento angular y de la carga eléctrica pueden verse como ejemplos de aplicación de dicho teorema, e impacta en las más profundas teorías de la la física -las teorías de partículas y la relatividad. 

Dada la época en que vivió, tuvo que lidiar con el machismo que imperaba en la ciencia en ese entonces...

... de tal manera que al llegar a Gotinga en 1918, tuvo qué soportar detallitos tales como que sus conferencias fueran anunciadas a nombre de David Hilbert (el papá de los pollitos en la matemática del momento), siendo ella anunciada como "asistente". De hecho, el mismo Hilbert tuvo qué defender el ingreso de ella a su Universidad, aunque no pudo evitar que trabajara por algunos años sin percibir sueldo.

Poco después de eso, publicó sus teoremas  de conservación (primero y segundo como se imaginarán),  y de paso resolvió un problema  que se traían discutiendo el buen Einstein y Hilbert sobre la conservación de la energía en relatividad general. De hecho, ese trabajo dejó impresionado a Einstein, que llegó a escribirle a Hilbert lo siguiente:

 ...Ayer recibí de la señorita Noether un trabajo muy interesante sobre la generación de invariantes. Estoy impresionado que estos asuntos se puedan entender desde un punto de vista tan general. La vieja guardia de Gotinga debería aprender de la señorita Noether. Verdaderamente sabe lo que hace.

El trabajo de esta heroína se considera fundamental en el desarrollo del álgebra abstracta. Numerosos conceptos en matemática fueron bautizados con su nombre, tales como anillos noetherianos, grupos noetherianos, espacios de Noether, etc. Como muestra visual, en la siguiente portada de un libro tal vez reconozcan a algunos personajes importantes matemáticos (al menos reconozcan a Gauss, el "Príncipe de los Matemáticos", par favar).

Además de sus aportaciones como investigadora, también es reconocido su legado académico como docente, ya que tuvo una serie de estudiantes que se doctoraron con ella a los que apodaban "los muchachos de Noether", de los cuáles algunos llegaron a hacer buenas contribuciones a la matemática.

Uno de esos estudiantes resultó ser un acérrimo nazi que ayudó a introducir los sentimientos antisemitas en dicha Universidad. En 1933 quitaron los contratos a los profesores judíos (incluyendo a Noether y al entonces futuro Nobel de Física Max Born), pero con la ayuda de Hermann Weyl consiguió trabajo en el Bryn Mawr College, Pensilvania (EE.UU). Ahí, además de su afiliación, tuvo oportunidad de dar charlas en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, que justamente era el nuevo hogar académico de Einstein (también recién huido de los nazis). Sin embargo, esto le duró poco ya que terminó falleciendo prematuramente el 14 de abril de 1935.

Distintos premios a investigación y algunas becas, un cráter en la Luna y un planeta menor se han nombrado Noether, por mencionar algunos.

- Aquí un link a un pequeño escrito que publicó Einstein haciendo honor a la matemática, en The New York Times.
- Y aquí un enlace en donde salen algunos videos explicando algunas de sus aportaciones, de la página del Perimeter Institute de donde amablemente nos fusilamos la imagen de ella.

- Y más aquí, un enlace a un escrito que me gustó mucho sobre la matemática en una revista española (además escrito por una joven física).

Amalie Emmy Noether ha sido considerada como una de las más grandes matemáticas de la historia, y los físicos teóricos no dejan de embelesarse tanto con la aparente simplicidad de su teorema, como con las profundas implicaciones que tiene.




* Esta serie de escritos comenzó motivado cuando un día después del día de la mujer este año, se realizó un paro nacional de mujeres en todo México para concientizar sobre las desigualdades claramente aún existentes, la violencia de género a la que están expuestas y los feminicidios. De ahí tuve una plática con estudiantes que recién estudian física,y expusieron algunos puntos interesantes, mientras que yo les hablé de algunas mujeres en física que mayoría no conocían.
Teniendo fascinación por la física teórica, era un poco de esperarse mi inclinación por Emmy. En la próxima entrega, una astrofísica excepcional.

Una Breve Historia de Hawking

¿Así que también te afectó la noticia de Hawking? Cosas así nos dan perspectiva del momento histórico en que estamos, como la caída del muro o la muerte de Nelson Mandela. Aquí algunos datos ordenados-desordenados:

El detalle de las fechas:

Nació el 8 de enero de 1942. Ese año  marca el tercer centenario del fallecimiento de Galileo Galilei, así como el del nacimiento de Isaac Newton (en el calendario antiguo de Inglaterra). Además, Stephen fallece el 14 de marzo, fecha que coincide con el cumpleaños de Einstein.

Sus aportaciones científicas.

1.  La radiación de Hawking y las leyes de agujeros negros. Ambas cosas van sumamente ligadas, y ambas no fueron originadas del todo por él. Es útil notar que las leyes de la termodinámica son pilares fundamentales en la física, y probablemente las que más vayan a sobrevivir la prueba del tiempo. En especial, la Ley 1 indica la conservación la energía, mientras que la Ley 2 define la entropía, una manera de medir “desorden” (sea lo que sea eso) en la distribución de la energía, y muestra que esta cantidad aumenta en el tiempo (por ejemplo un balón rebotando redistribuye -desordena- su energía de movimiento original calentando aire, piso y a sí mismo, dejando de botar muy pronto).

Con ideas previas de Jakob Bekenstein, respecto a que los agujeros negros debían tener una especie de temperatura y entropía, Hawking llegó a la conclusión de que los agujeros negros emiten radiación, así como que satisfacen leyes análogas a las de termodinámica. Este resultado tenía además un antecedente, pues el mismo Hawking había escuchado recientemente del ruso Yakov Zel'dovich la idea de que un agujero negro rotando podría emitir radiación, perdiendo energía.

Explicación sencilla de cómo se da la radiación de Hawking.

El concepto análogo a la temperatura estaría dado por la gravedad superficial del agujero negro, mientras que la entropía sería proporcional al área del agujero negro. Bekenstein, un mexicano no mexicano, seguiría explorando después las implicaciones de esto para los límites a la información que puede guardarse en una región del espacio. Por otro lado, la radiación de Hawking es uno de los resultados importantes de la relatividad, y tanto los teóricos de cuerdas como los de Loop Quantum Gravity (LQG) dicen haber emulado los resultados de Hawking para autoconfirmarse que su teoría va bien. Sobre cuerdas vs Loops, pueden buscar la discusión nada informativa de Sheldon Cooper contra Leslie Winkle, googlealo >:) 

 2. Cosmología. Cuando Roger Penrose, matemático-físico de calibre, introdujo a la relatividad general lo que se conocen como técnicas globales (aplicando topología pues), Hawking se dio pronto cuenta de la importancia y comenzó a colaborar con él. Mientras que el trabajo original de Penrose indicaba que bajo ciertas condiciones era inevitable la formación de una singularidad en el interior de un agujero negro, Hawking vio la manera de que esto pudiera aplicarse al Universo evolucionando. El resultado es que la relatividad general implica que cualquier cosa que se parezca al Universo que conocemos, tuvo una singularidad en el famoso Big Bang. Tal como nuestro héroe menciona en algún libro, uno pudiera pensar que poniendo la película del Universo al revés las estrellas en el pasado podrían acercarse pero luego de nuevo irse de largo. Pues nanaiz, los trabajos que desarrolló con Penrose indican que sí hubo una singularidad, es decir, todo estaba contraído en un punto.

3.  Gravedad cuántica. En 1983, Hawking y James Hartle (yerno por cierto de John Wheeler, otro big shot de la relatividad), formularon la “función de onda del Universo”. Esto busca aproximarse a la gravedad cuántica (casi el santo grial de la física teórica) mediante el uso de un “tiempo imaginario”, y aunque es una idea que extiende nociones utilizadas por los venerables teóricos particuleros, no prosperó como hubiese querido. Aun así, sigue siendo una idea intrigante e investigada, y en particular los teóricos de Loop Quantum Gravity tomaron inspiración de esas ideas en el temita que llaman Spin Foams. La idea a quedarse es: Se intenta hacer una suma sobre historias (con probabilidades de que los campos del Universo incluyendo geometrías, tengan tal forma en un momento dado) pasando a un espacio Euclideo gracias al tiempo imaginario.

Hawking experimentando "gravedad cero".

La información y los pelos.

John Wheeler fue la persona que popularizó el nombre Agujero Negro para esos objetos tan excitantes. Por 1970 y feria, quedó claro que el remanente final de los agujeros negros tenía una geometría muy sencilla-“sencilla”- de describir, en la que solo se necesitaban tres cantidades para describirla: Masa, carga eléctrica y momento angular (medida de giro). Muy parecido a las partículas elementales y muy bonito todo. A esto se refería Wheeler cuando dijo que los “agujeros negros no tienen pelos”; siempre ha habido algunos malpensados (varios físicos claro) a los que causa gracia la distintas connotaciones que pueden tener todas estas palabras juntas (que de hecho en algunos idiomas han causado problemas para aceptarse).

Por ejemplo, si en el sistema que origina al agujero negro hay chipotes como montañas, flujos de gas raritos, etc., al formarse el agujero todo eso se va a deshacer rápido quedando un objeto muy simétrico. Hawking se dio cuenta que "la falta de pelos" parecía implicar que en la formación de un agujero negro se pierde toda la información de lo que había antes. Esto parece violar algo que se llama unitariedad en la mecánica cuántica, y Hawking mencionó al respecto que “Dios no solo juega a los dados, sino que los lanza hasta donde no podemos verlos”. Dios sabe que no queremos meter mucho a Einstein en este ya largo relato, pero solo mencionaré que esas palabras son una mofa de la frasecita de Einstein: “el gran Lord no juega a los dados”, refiriéndose al carácter probabilístico de la mecánica cuántica.

Tal como es la historia, miríadas de físicos estaban en contra de tal pérdida de información, y el 2004 Hawking cambió de opinión. Cuando el año 2005 vi el artículo en que hace más formal sus argumentos para retractarse, me vino a la mente la palabra “está-chocheando”, sin algún intento de faltar respeto.

Las apuestas.

- En 1974, Hawking apostó contra Kip Thorne, físico teórico que contribuyó a las ideas agujeros de gusano, autor de uno de los libros más socorridos de relatividad general y premio Nobel de Física 2017 por su contribución para los detectores de ondas gravitacionales. Si se demostraba que los agujeros negros existían (por esos entonces estaba ya muy alta la sospecha que cierta fuente de rayos X provenía de un agujero negro), Hawking le daría una suscripción anual a Thorne de la revista (feministas no leer pleaseà) erótica Penthouse. Obvio, ganó Kip (en 1991), y fue feliz por un momento, y puso sus manitas como Will Smith en “En busca de la felicidad”.

- En 1996 el hombre se embarcó en una apuesta relativa a la pérdida de información en agujeros negros, tema mencionado arriba, esta vez apoyado por Kip Thorne, pero en contra de John Preskill. Como dijimos, Hawking se retractó el 2004 y entonces regaló una enciclopedia de béisbol a Preskill. ¡Yuju! superdivertido, lo sé. El teórico cuerdero Leonard Susskind aprovechó para publicar algún librito sobre la lucha de la gente (léase ÉL) vs. Hawking en el tema de la pérdida de la información.

- Aunque no fueron apuestas, mencionamos otras dos cosas en que Hawking se llegó a retractar. Una es la esperanza original de que existieran microagujeros negros reliquias de los tiempos de don Big Bang. Estos microagujeros se explotarían y dejarían de existir, pero las observaciones no daban parecido, lo que tuvo que aceptar. Y ya. La otra situación es su opinión de que en pocas décadas se lograría el Santo Grial de la física: UNIFICACIÓN, esa idea de describir las cuatro fuerzas de la naturaleza en un mismo esquema. Por los inicios de este nuevo milenio,  reculó de esta opinión y hasta llegó a mencionar en alguna conferencia que pudiera ser que ni lográramos eso los seres humanos, haciendo alusión al teorema de Gödel.

Finale:

A manera de recapitulación: el gran Hawking hizo aportaciones a la física tanto en la teoría de agujeros negros, la más extrema manifestación de la gravedad en la naturaleza, como en la cosmología, el estudio de la evolución del Universo a gran escala. Es precisamente en estos dos lugares donde son importantes al mismo tiempo las dos grandes teorías que describen lo conocido: La relatividad general y la teoría cuántica. En el proceso de tomar en cuenta estas dos, descubrió que los agujeros negros sí deberían emitir radiación.

Comento de pasada que… la semana pasada realizamos un coloquio local en que astrónomos y físicos discutimos las contribuciones de Hawking y algunas anécdotas, en las instalaciones donde tenemos la primera carrera de astronomía de nuestro querido y políticamente-mortificado México.

Nos quedamos con una hermosa frase del físico inglés, en inglés para respetarle el sentido, así como para que practiques tu inteligencia verbal:

We are just an advanced breed of monkeys on a minor planet of a very average star. But we can understand the Universe. That makes us something very special.

Abajo video donde responde algunas preguntas de la revista Time. Está corto e interesante :).

14_marzo. Einstein

Hoy es el cumpleaños de Albert Einstein. Felicidades.

Nacido en 1879, A. E. vivió en un momento histórico para la Ciencia y las artes. Sus aportaciones:

- 1905.
 * Dos artículos sobre relatividad: En On the electrodynamics of moving objects, presenta la teoría de la relatividad especial desechando el concepto de éter (para propagación de la luz) como innecesario, basándose en dos postulados: Constancia de la velocidad de la luz para todos los observadores inerciales y el principio de relatividad, que asevera que las leyes físicas son las mismas para cualquier observador. El segundo sobre relatividad fue Does the inertia depend on its energy content?, que es donde deriva la ecuación E = m c^2. Por ésta, que indica la conversión que puede haber entre energía y masa, y por una carta a Roosevelt que firmó A. E. junto con otros argumentando la necesidad de trabajar para realizar una bomba atómica (dado que los Alemanes habían comenzado ya), es que algunos lo consideran como uno de los padres de la bomba atómica (en realidad Einstein era pacifista y según lo veía él era lo mismo un asesinato en guerra que los demás que suceden).
* Un artículo sobre efecto fotoeléctrico: Einstein con esto es uno de los primeros contribuidores al crecimiento de la teoría cuántica, y es el único trabajo que mencionan al darle el Nobel en 1921 (lo demás es por "sus contribuciones teóricas" en general).
* Un artículo sobre movimiento browniano. De este fenómeno de movimiento aleatorio de partículas suspendidas en un fluido, llegó a pensarse que era causado por seres vivos, pero Einstein demostraba que era un fenómeno de transferencia de momento, y a la vez quedaba con ello más firme que las moléculas sí existían.

Por esas tres contribuciones, a 1905 se le considera un Annus Mirabilis para la física y el 2005 fue nombrado como el "año internacional de la física" por la UNESCO.

Llega 1907 y Minkowski muestra que la relatividad debe entenderse en términos de una unión del espacio y el tiempo en una misma geometría: el espacio-tiempo. Es ese año que Einstein tiene lo que llamaría "el pensamiento más feliz de mi vida", al pensar en el principio de equivalencia, que ya he descrito antes (en esta entrada sobre principio de equivalencia y lentes gravitacionales del 2009), que en última instancia lo llevó a formular la relatividad general (por cierto generalizando el principio de relatividad para cualquier observador, i. e. no sólo inercial), la cuál no toma su forma final hasta 1915.

Al comprobarse su teoría de Relatividad General, en que la gravitación se entiende como una curvatura de espacio-tiempo mediante la observación de que efectivamente la luz se curva en presencia de campos gravitacionales (en un eclipse), la fama de Einstein se dispara (la imagen muestra una recepción en Nueva York tipo gran celebridad).

Basado en ella, Einstein pudo haber predicho la expansión del Universo observada años después por Edwin Hubble mediante el efecto Doppler, pero como en su momento se pensaba que el Universo es estático, introdujo un término adicional en las ecuaciones de relatividad con "constante cosmológica", a la que según Gamow, llegó a llamar "el peor error de su vida". Dado que en 1998 se observó que el Universo se expande aceleradamente, y eso se puede explicar en primera instancia por la presencia de esa constante, S. Weinberg (Nobel del 79) hace pocos años criticó a Einstein diciendo que su error fue no dejar ese término. Es por ese regreso a la idea de constante cosmológica que de nuevo Einstein aparece en la portada de la prestigiosa revista Science de 1998 que se muestra en la imagen.

Otra cuestión es que Einstein no estuvo de acuerdo en muchas implicaciones de la teoría cuántica, principalmente que deja de ser una teoría determinista, de varias formas. De ahí su frase "Dios no juega a los dados", tan mal usada por la gente y de la que se colgó Hawking para decir que "...no sólo juega a los dados, sino que los avienta hasta donde no los podemos ver", refiriéndose a los agujeros negros, idea que retomó J. A. Wheeler (ver entrada sobre Wheeler aquí) y que captó de nuevo el interés de los físicos en la Relatividad, junto con el problema de Gravedad Cuántica. En cualquier caso, respecto a la cuántica, Einstein fue sobrepasado por Bohr y sus secuaces, en algo que les sirvió de retroalimentación y avance en la parte conceptual de la teoría cuántica. Una idea de esos "intercambios" de ideas, es la de teletransportación, pero como decía chonita: esa... ya es otra historia, que dejaremos para algún momento.

La primer imagen es de la revista Time, que nombró a Einstein "el personaje del siglo XX", por encima de Gandhi y F. D. Roosevelt, en diciembre de 1999 (recodar que el comienzo de siglo fue el 1ro de enero de 2001 pero la idea era captar público supongo), que creo que por ahí tengo aun en casa. A la izquierda está A. E. junto con Charlie Chaplin. Abajo una serie de frases de Einstein, las dejo en inglés:


- Any intelligent fool can make things bigger and more complex... It takes a touch of genius - and a lot of courage to move in the opposite direction. 
- A person who never made a mistake never tried anything new. 
- Any man who reads too much and uses his own brain too little falls into lazy habits of thinking. 
- Everything should be as simple as it is, but not simpler. 
- Common sense is the collection of prejudices acquired by age eighteen. 
- Everything that can be counted does not necessarily count; everything that counts cannot necessarily be counted. 

- Gravitation is not responsible for people falling in love. 

- I have no special talent. I am only passionately curious. 

- Imagination is more important than knowledge. 

- It has become appallingly obvious that our technology has exceeded our humanity. 

- It is a miracle that curiosity survives formal education.

- Only two things are infinite, the Universe and human stupidity, and I'm not sure about the former.

GR19 dias tres, cuatro y cinco

El tercer día sólo hubo plenarias y en la tarde, en lugar de las plenarias, tocó hacer recorrido turístico. El autobús pasó por el bosque de Chapultepec y de ahí al museo de antropología.


Estuvimos varias horas ahí y regresamos al centro Banamex para una cena.

En la cena estuve a punto de irme pues no le hablaba a casi nadie, hasta que vi a dos mexicanos solos en una mesa. Después se unieron otros dos mexicanos, un español, dos japoneses y un chino. Hubo baile autóctono tipo azteca, con gritos y eso, y después hubo música, donde varios se pusieron a bailar. Todo terminó poco arriba de las 10.

De los días jueves y viernes (8 y 9) entré, de las que puedo recordar, a la plenaria de S. Hollands (sale en la foto de la izquierda por cierto) sobre hoyos negros en altas dimensiones, una plática de B. Dittrich, una de Ashtekar, una de T. Matos (que por cierto me pareció interesante), una de J. Lewandowski, que fue cuestionado duramente por un tipo (es justo decir que el round se lo llevó el "tipo") y una de D. Marolf sobre holografía.

Al final me quedé una noche más para descansar, y de regreso de nuevo casi 20 horas hasta mi ciudad. Según me dijo alguien, el siguiente (20th) International Conference on General Relativity and Gravitation se llevará a cabo en Polonia (lástima, pues se estaba promoviendo fuera en Brasil).

GR19 día dos

El martes 6 vi a Carlo Rovelli en la plenaria sobre Loop Quantum Gravity. Claramente Carlo es un líder en el tema, pero además pone las ideas de una manera fresca.

Por la tarde asistí a la plática de P. Horava, quien ha recibido bastante atención por su teoría de gravitación (Horava Gravity) durante alrededor de dos años. Puedo mencionar que la atención que ha recibido su trabajo me parece similar a la fama que ha obtenido un trabajo de E. Verlinde sobre holografía y gravedad, pero este último es más reciente (enero de este año). También me gustó una plática de P. Singh.
El último plan de ese martes era la plática de George Smoot (Nobel del año 2006), a las 8:00 p.m. en Ciudad Universitaria, y nuestra salida del lugar del evento (Centro Banamex) era a las 6:30. Esperando a gente dieron las 7:00 p.m., de modo que uniendo el tráfico como factor, llegamos a las 8:40. En el trayecto hice un poco de uso de mi inglés mocho, pues iba sentado junto a una búlgara... aunque no soy muy sociable y mi inglés no es lo mejor, con ello pude en los siguientes días conocer unas pocas personas más; no se puede dejar de hablar del horrible tráfico de la cd. de México aunque se quiera elogiar la cd. Al final, aunque llegamos 40 minutos tarde, al parecer postergaron la introducción y comienzo de la plática de Smoot para que llegáramos "safe".
La charla de Smoot, que era abierta al público de modo y como tal era de divulgación científica, estuvo muy buena y muy gráfica. Puso una imagen muy nueva correspondiente a lo recolectado de datos hasta ahora por el satélite Planck, todo muy acorde a las tareas de investigación  de Smoot (descifrado de datos de la radiación de fondo).
La única parte algo "chocante" fue al final, en que un hombre preguntó primero algo sobre si se toman en cuenta variaciones de la rapidez de la luz y Smoot, aunque alargó la respuesta, aclaró primero que se usa la conocida constancia de la rapidez de la luz, no habiendo algo que lo contradiga... aunque estoy seguro que el tipo quiso preguntar algo un poco distinto. En la segunda pregunta, una mujer preguntó si podría explicar "el concepto del quantum", y entonces si no pude evitar ni ocultar incomodidad, acentuado a que G. S. alargó la respuesta bastante. Ese tipo de conceptos deberían ser dados de rutina desde la preparatoria, si no es que antes, y aunque entiendo que la mayoría de las personas no conocen mucho de física, pienso que ese tipo de preguntas no se la han hecho en conferencia en algún otro país.
Creo que la última participación de público fué otra mujer que comentó que los sonidos que puso correspondientes a la radiación de fondo o del Sol, se podían describir como "música cósmica" o algo así. B. Green usó ya antes en su conocidos documental y libro The Elegant Universe, las palabras "sinfonía cósmica" para describir poética y suscintamente el hecho de que la teoría de cuerdas propone que todas las partículas de interacción corresponden a diferentes modos vibracionales de cuerdas fundamentales (con las dimensiones extra necesarias de la teoría y demás). De cualquier modo, creo que probablemente algún físico al menos hubiése deseado preguntar algo, pero se enfocaron a la gente de abajo, supongo algunos influyentes que querían ver al laureado Nobel, pues también llama la atención que la gran mayoría del público fuimos sólo los del congreso... cultura mexicana.
Ya de regreso en el autobús conocí a dos estudiantes mexicanos (uno en UNAM y otro en UANL monterrey), a los que acompañé un tramo en el metro. Al final, a descansar ya algo tarde.

GR19 día uno

A una semana del GR19, hago un sumario. El 4 de julio tardé en encontrar el lugar de la inauguración del evento, cuando en realidad era sumamente fácil llegar -esencialmente está enseguida del templo mayor muy cerca del Zócalo. Me instalé en un hotel relativamente cerca del centro banamex y el primer día fue algo caótico en los registros. 
Día uno (lunes 5 de julio)
Abhay Ashtekar inauguró el evento y además cumplió años, lo que indicó Hernando Quevedo, a quien se debe la mayoría del éxito del evento.
Ví por primera vez a varias personas, entre ellas a Viatcheslav Mukhanov, Fay Dowker, Renate Loll, Steven Carlip, David Rideout y Robert Oeckl.
* Mukhanov tiene varios trabajos conocidos sobre agujeros negros y un libro de cosmología (al menos).
* Fay es teórica en el Imperial College en Londres y fungió como moderadora en las  sesiones de "Causal Sets, Dynamical Triangulations, Non-Commutative Geometry and other approaches to Quantum Gravity".Aunque he visto algunos artículos de ella, no sabía que fuera mujer, y menos que fue estudiante de S. W. Hawking. 
* Renate, quien es muy conocida por las CDT, me causó una buena impresión, en el sentido de que me parece ser muy buena en el área, donde se distingue. 
* Steven también parece conocer bastante, pero además tiene varias ideas interesantes, p. ej. en cierto artículo maneja la idea de qué tal vez la gravedad no necesita cuantizarse después de todo, o la idea que expuso en su plática - que varios intentos de gravedad cuántica parecen indicar una reducción en la dimensionalidad del espacio a escalas de Planck. 
* David dió plática sobre Causal Sets, poco más de la mitad sobre fundaciones de la teoría y resto sobre resultados computacionales; probablemente después me refiera de nuevo a él, ya veremos. 
* Oeckl habló de algo que no es propiamente una teoría sino un intento de programa a seguir en formulación de teorías de gravedad cuántica, llamado General Boundary Formulation (de nuevo no entendí casi); él trabaja en el grupo de Morelia con el que he querido tener contacto... ya veremos también.
 Dato curioso: Dió una plática un Sr. mexicano, de quien no conocía y que habló de algo de topología relacionado con constantes de acoplamiento de las interacciones fundamentales. Entendí probablemente lo más cercano a nada (comparado con las demás pláticas) y ahorita me tomé la molestia de revisar en el arxiv. Tiene una publicación de eso en Class. Quant. Grav. y aparece de tercer autor en los tres artículos electrónicos que aparecen. Los dos primeros autores son de apellido ruso y alguien tan sólo un poco suspicaz pensaría que lo mandaron "al matadero"; afortunadamente, sólo quedaba una plática, su inglés era muy malo (creo yo peor mucho peor que el mío), y a todos nos dejó sin palabras al parecer. La plática última fue del estimado J. Tafoya, donde le hicieron preguntas precisamente Steve y Fay, de lo que salió bien librado.

Isaac Newton. Aniversario.

Hoy se cumplen 367 años del nacimiento de Sir Isaac Newton, como muchos habrán visto en el buscador Google. Nacido el 4 de enero de 1643 según nuestro calendario (nuestro calendario gregoriano en Inglaterra no se usó hasta 1752), Newton llegó a hacer aportaciones básicas en física y matemática.

Se considera (junto a Leibnitz) el padre del cálculo, enunció las leyes de la dinámica que llevan su nombre y formuló una teoría de gravitación tan satisfactoria que aun sirve para la mayoría de los casos que se estudian, e hizo aportaciones en óptica (picar aquí para ver la página de la Royal Society donde se puede bajar un artículo original de Newton sobre su teoría de los colores, entre otros trabajos prominentes de otros).

En realidad sus aportaciones son muy amplias, y su impacto tan enorme como probablemente no se ha visto jamás. Su obra más importante es Philosophiae naturalis principia mathematica, o suscintamente, la Principia Matemática. En ella Newton tuvo que hacer más precisos conceptos como fuerza y aceleración, introduciendo las tres Leyes de Newton y Ley del inverso cuadrado para la fuerza de gravedad. En realidad, también se adelanta en hacer precisos sus razonamientos sobre la idea de un espacio absoluto del que necesitó hacer uso, la cual sería abolida con la relatividad general de Einstein. También. su idea de la luz como partículas, fué en cierto modo retomada por Einstein en su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico.

Hoy aprendí que la frase de Newton (en una carta a R. Hooke) "If I have seen further, it is by standing upon the shoulders of giants" (si he visto más lejos, es por estar sobre los hombros de gigantes) no es idea original de Newton, pero aun así es famosa por él, dado lo que implica. Otra famosa cita de Newton, cuya grandiosa vida duró 84 años, es:

No sé cómo puedo ser visto por el mundo, pero en mi opinión, me he comportado como un niño que juega al borde del mar, y que se divierte buscando de vez en cuando una piedra más pulida y una concha más bonita de lo normal, mientras que el gran océano de la verdad se exponía ante mí completamente desconocido.

Por último, pongo un video en que el real Hawking (que por cierto el 8 cumplirá años también si no recuerdo mal) está en Star Trek junto a Newton, Einstein y Data. Newton refunfuña cuando Data trata de explicarle un poco de relatividad.

Hawking sobre la última teoría y Gödel.

El día de ayer platiqué unos momentos con un compañero de trabajo. Él es físico y siempre resulta muy amena su plática. Me comentaba algo que apenas supe: La revista Popular Science en su edición de enero nombraba propuestas como los peores 10 empleos en la ciencia. Físico teórico es el tercero que nombra. Dos ejemplos más: ser parte de la gente simulando ser tripulante en la ida a marte (520 días encerrado en un experimento que iba a tomar parte este año) o el que quema desperdicios médicos. ;) Físico teórico... básicamente lo ponen por culpa de la teoría de cuerdas. Todo en un tono un poco humorístico, así como de broma en broma...


Hawking respondiendo a un tipo de poses pedantes.

Por cierto que hace días, cuando revisaba lo de Hawking y Michael Green en relación a la silla Lucasiana de Cambridge, leí una lectura de Hawking del 2002, que se titula "Gödel and the end of physics". La idea principal que expone es en relación a si la teoría M, o alguna otra teoría última, podrá algún día describir con un número finito de principios a todas las interacciones físicas. Su opinión en la lectura es en negativo, i.e. no se podrá obtener tal teoría, haciendo énfasis en que algo similar se da en el teorema de Gödel. En éste, aserciones hechas refiriéndose al mismo enunciado pueden ser indemostrables. El ejemplo típico es "Este enunciado es falso"; si se prueba cierto es falso, si se prueba falso, resulta verdadero. Un ejemplo más lo pone Stephen en la misma plática: X barbero rasura a todos los que no se rasuran a sí mismos. Sólo pensar si el barbero X se incluye a él mismo o no lo hace, y tronará la bomba.

El modo en que parece haberse aproximado a tal conclusión (que puede no haber una teoría final que englobe todos los fenómenos) es: las teorías de cuerdas se relacionan por medio de dualidades, y esas dualidades han dado lugar a proponer la teoría M. Ésta tiene varias formulaciones propuestas, y bien puede ser que cada una o alguna de ellas sea válida en cierto régimen sólamente, y no haber alguna que lo englobe. O puede ser que haya una que englobe a todas las demás, pero que dé lugar a la vez para principios más generales posibles en la teoría, y así sucesivamente. Además, describir el Universo en una sola teoría, le toca a seres que están encerrados en el Universo (no somos ángeles dice S. W. H.) y bien pueden no poder describirlo del todo. (Autorreferencia en los enunciados o principios como en Gödel.)

Es necesario recordar que antes Hawking, en Breve historia del tiempo -como en otras partes-, había proclamado que tenía confianza en que no estábamos tan lejos de una teoría final, y que su cambio no radica en haber madurado las ideas, o él mismo como científico. Tampoco lo veo como algún signo de senilidad, sino tan sólo es una de tantas cosas a las que pone intriga algo tan complejo, elusivo y falto de testabilidad como las teorías de cuerdas, por lo demás llamativa, elegante y coherente de varios modos. Comento por último cómo es interesante la forma en que Stephen ha cambiado su parecer en esta cuestión, así como en otra mencionada en la entrada anterior: la paradoja de la información.

Pienso que una de mis próximas entradas será sobre agujeros negros, y no por buscar formar un maratón de Hawking, sino porque me vino a la mente una pregunta que le hice una vez a un maestro mío... Saludos.

Stephen Hawking, la Silla Lucasiana y otros..

Stephen W. Hawking.

Como fué muy sonado hace algunas semanas, Hawking renunció a la silla Lucasiana en Cambridge (30 de septiembre), la cuál tuvieron en su tiempo Isaac Newton y Paul A. M. Dirac. Muchos logros de Hawking son bien conocidos:



- Su trabajo sobre singularidades con Roger Penrose.
- El resultado de que los agujeros negros deben emitir radiación. Mientras menos masa del agujero negro, más grande la tasa de radiación, de modo que si se forman miniagujeros negros -digamos en un acelerador-, éstos pueden destruirse con un gran destello, mientras que uno con gran masa puede tener tasa de radiación muy baja, que pone a pensar sobre qué tan básica es la segunda Ley de Termodinámica.
- Es autor de los libros La larga estuctura del espacio-tiempo y Breve historia del tiempo; son sus dos libros más conocidos (o deberían serlo). El primero es un texto especializado sobre geometría diferencial y relatividad general. El segundo es una exposición divulgativa sobre cosmología que ha llegado a ser uno de los libros más conocidos de éste siglo. Aunque al comienzo del libro Hawking menciona que el editor le dijo que cada ecuación que pusiera reduciría el número de lectores a la mitad, poner la famosa E=mc^2 ha probado ser un efecto no negativo en los libros de divulgación o biográficos, y Breve Historia... no fué la excepción.
- "Los agujeros negros no tienen pelo". Esta frase acuñada por John Wheeler resume un resultado notable sobre éstos objetos: un agujero negro es caracterizado sólo por su masa, carga y momento angular. Hawking usó reiteradamente eso para argumentar que los hoyos negros otorgan un elemento extra contra el determinismo en la física que describe el Universo (además del principio de incertidumbre de Heisenberg), en lo que se ha llamado la paradoja de la información. Puesto que nada sale de un agujero negro por definición y el agujero es determinado solo por las tres cantidades mencionadas, la "información extra" inherente de la materia y radiación que cae en un agujero negro parecía perderse. La única posibilidad contra ese hecho parece ser la radiación de Hawking, pero usando las teorías en que se basó (teoría cuántica de campos en espacios curvos junto con termodinámica) el dictamen parecía ser el mismo. Teniendo varios detractores de ésta idea (como ejemplo notable está Leonard Susskind), Hawking cambió su postura mediante argumentos que involucran gravedad cuántica al publicar en Physical Review D (octubre de 2005) un artículo titulado "Information loss in Black Holes".
- Supergravedad. Hawking fué uno de los mayores promotores de la teoría de supergravedad, que incitaba a poner dimensiones extra (dando 11 en total como máximo) para soportar la supersimetría propuesta para las partículas. Recuerdo haber leído hace como 11 años en una de sus lecturas que para él, teoría de cuerdas (y teoría M) eran lo mismo que supergravedad, aunque dijeran lo contrario. Ciertamente para los teóricos de cuerdas la supergravedad es una descripción a bajas energías de la teoría M, que busca englobar la descripción de todas las fuerzas, y ambas teorías tienen la misma dimensionalidad.

** La persona anunciada hace unos tres días para ocupar la silla Lucasiana es Michael Green, un teórico de cuerdas. Para poseer la silla, hay que ser inglés y -hasta donde sé- haber pasado su formación y gran parte de carrera en el mismo Cambridge. Es cierto que Green -quien será el décimo octavo con el título- posee buenos méritos para ocupar la silla, pero es innegable que hay grandes diferencias con su predecesor. Hawking comenzó en el puesto a los 37 años de edad y duró 30 años en ello. Green ocupará la silla a sus 63 otoños (menos de 4 años menos que Hawking) y debería ser claro que mientras con Hawking se decía "ocupa la silla que tuvieron Newton y Dirac", con Green se dirá "ocupa la silla que ocuparon Newton, Dirac y Hawking", pero después de él se seguirá diciendo lo mismo, por más que se tome como un logro para la comunidad más grande en gravedad cuántica y unificación, la de cuerdas.









Hawking con los Obama en agosto de este año y divirtiéndose en gravedad cero el 2007.

Personal.

El día de ayer logré conservar el libro que estoy leyendo, a pesar de los intentos de mi yo no consciente por desprenderse de él: Al finalizar la primer clase (a la cuál no van éstos días los alumnos por estar en congreso) me dí cuenta que no traía el libro en la mano... lo había dejado en el salón de clase; dos veces se me cayó caminando; por poco lo dejo en el camión de regreso a casa; y por la noche que quise leer antes de acostarme, ya estaba molesto creyendo que lo había perdido, pero reconstruyéndo cómo llegué a casa lo encontré por fuera de la ventana. Hubiese sido el segundo libro que pierdo en un mes (aunque el otro fué académico y regalado por la editorial). Ciertamente las razones subyacentes pueden ser claras: Mi atención debo enfocarla en la escritura de artículo, tesis o en cálculos. Aún así, me parece que mi yo no consciente ha sido algo severo.

Magia sin magia: John A. Wheeler

No resulta tan conocido al público, pero sí para los físicos. Creo que el modo en que se refirieron a Wheeler los noticieros en su deceso en abril del 2008 fué como "el físico que acuñó el término agujero negro" -en lugar del más sobrio "Físico teórico que ha muerto tenía 96" que vi en la BBC-. A mí me encanta el modo en que trabajaba Wheeler y lo que hizo. En realidad, no sólo acuñó el término agujero negro, sino varios más:

- Matriz-S para la matriz de dispersión en teoría cuántica.

- Suma sobre historias para el método de Feynman con integrales de camino.

- Longitud y tiempo de Planck para las escalas en que la gravedad debería mostrar efectos cuánticos.

- Masa sin masa para objetos gravitando pero sin partículas masivas.

- Carga sin carga para la propuesta de agujeros de gusano (también nombre dado por Wheeler) como las fuentes y sumideros de los campos eléctricos.

- Un hoyo no tiene pelos refiriéndose al hecho muy mencionado por Hawking de que los hoyos negros se caracterizan sólo por su masa, carga y momento angular.

- Espuma cuántica para las fluctuaciones cuánticas en la geometría del espacio tiempo.

- Ley sin ley para una idea especulativa de Wheeler acerca de que una ley puede emerger de procesos aleatorios. Creo que la idea es de interés para el enfoque de Sorkin y demás trabajando en Causal Sets, que mencioné en otra parte y en lo que profundizaré después.

- El espacio le dice a la materia como moverse y la materia le dice al espacio cómo curvarse que explica sucintamente la Relatividad General. Así como otras... esto en relación a que Wheeler pensaba que el modo en que se nombraban y explicaban las cosas afectaba de manera importante la forma en que se entenderían o se les daría importancia en la física.

El libro Gravitation, que escribió junto a Kip Thorne y Charles Misner es referencia básica para gravedad, donde pone en un diagrama también cierta idea recordada por Rovelli (The Weave) sobre el modo en que el espacio pudiera entenderse como discreto. Algo interesantísimo es la ecuación de Wheeler-DeWitt, que ha generado de tiempo en tiempo discusiones sobre la inexistencia del tiempo y que Wheeler de manera entusiasta llamó al principio la ecuación para la gravedad cuántica. Curiosamente, él se refería a ella como "la ecuación de DeWitt" y éste la nombraba "ecuación de Einstein-Schrodinger" y refería a Wheeler como su descubridor, al final en 1988 DeWitt la llamó como todos lo hacían inicialmente; también, el modo en que llegaron a ella fue en un contacto que hicieron mientras Wheeler esperaba entre vuelos en un aeropuerto en Carolina del Norte. El caso es que después de muchos años, cuando la ecuación no parecía tan prometedora, en los finales de los 1980's Rovelli y Smolin encontraron soluciones "en forma de lazos" para la ecuación de Wheeler-DeWitt en términos de la formulación de Ashtekar, iniciando formalmente la teoría de gravedad cuántica de lazos o LQG.

Wheeler tuvo principalmente posiciones en Princeton y la Universidad de Texas al final. Mientras inició su carrera en mecánica cuántica y asociados, y además participó un poco para la bomba atómica y posteriormente para la bomba de hidrógeno, por sus cuarenta volteó hacia gravedad. Es recordado como un gran mentor por varios excelentes físicos; por 1972 publicaron las memorias de un festival que realizaron por sus sesenta años y yo también le hago honor en este mes que hubiera cumplido 98 de estar aún por aquí.

* Lo de magia sin magia fue -según entiendo- mencionado por primera vez el 71 o 72 como título de un festival en honor a los 60 de Wheeler, en relación a las mencionadas "carga sin carga", "masa sin masa", etc. de John.

* Varias cosas las tomé del excelente número de abril en este año de Physics Today dedicado a Wheeler y un pedazo del artículo de Rovelli "Notes for a brief history of quantum gravity" del 2000.