Visado para el futuro y el profesor Miravitlles

Tengo entre mis manos un pequeño libro extraordinario, de una colección muy antigua de RTV (Radio Televisión Española) : Biblioteca Básica Salvat. De este librito, un libro de divulgación científica, se vendieron más de 1.200.000 ejemplares en 1969. Se acabó de escribir,apenas, 15 días después de la llegada del hombre a la Luna, y en él el profesor Luis Miravitlles hacía un resumen de su programa de divulgación científica llamado "Visado para el futuro", que tuvo un extraordinario éxito en aquellos años.

Apenas recuerdo aquel programa, pero se que causó en mi una gran impresión que fue decisiva para que me dedicara al mundo de la ingeniería y de la ciencia.

"Saber es útil, soñar es necesario, imaginar es imprescindible". Así recuerdo que comenzaba el programa. Entre 1959 y 1971, Luis Miravitlles, fue el comentarista científico de Televisión Española, donde consiguió gran popularidad en programas como «Nueva Epoca», «La Fronteras de la Ciencia», y «Visado para el futuro». Esta última serie fue publicada, como he comentado, también en forma de libro, y se convirtió en un gran éxito editorial, traducido a varios idiomas.

Fueron muy celebradas algunas de sus películas científicas, como «Las Galaxias», que quedó en segundo lugar en el II Festival Internacional de Filme Científico de la Universidad Libre de Bruselas, y «Misterios al descubierto», segundo lugar en el IV Festival de televisión de Berlín para programas científicos.

«Era sobre todo un gran comunicador, un hombre con una extraordinaria capacidad para poner la ciencia al alcance de todo el mundo», según declaraba el periodista de La Vanguardia Roger Jiménez, que trabajó durante años con Miravitlles.

Entre 1952 y 1971, ejerció también como profesor adjunto de Bioquímica y Geología en la Universidad de Barcelona, en 1968 fue miembro de la Comisión Especial de Selenología de la NASA y en 1972 ocupó el cargo de vicepresidente de la Asociación de Astronáutica Española.

En aquellos años, Luis Miratvilles, fue lo que hoy es Eduard Punset, con el programa REDES, pero hay que tener en cuenta un detalle importante. Punset está la Segunda cadena, una cadena Estatal de calidad pero minoritaria, y Miratvilles tenía un programa de gran audiencia en la Primera cadena de Televisión Española, en una época en que prácticamente sólo existía en España esta cadena de televisión.

El libro estaba dividido en cinco partes, tratando de abarcar, de forma muy amena, la ciencia y la técnica de aquellos años:

- Alicia en el país del Universo.
- La rebelión de las máquinas.
- El increible mundo animado.
- La vida en el tubo de ensayo.
- El hombre.

Casi al final se despedía con estas bellas palabras:"¿Qué quedará de nosotros, de nuestra obra? Yo aconsejaría a aquellos que tienen hijos que meditaran por un momento en lo que representa su obra, que es una maravillosa continuidad. Aquellos que no los tienen deben aportar en cualquier otra forma su grano de arena al fenómeno de la evolución del hombre y del Universo. Lo único que no ha de estar permitido es cruzarse de brazos y vegetar. Se pierde así la condición más noble: la condición de hombre".

Hasta siempre profesor Miravitlles, reciba el pequeño homenaje de este blog. Un saludo amigos, desde las maravillosas playas de Vera en Almería, donde paso mis vacaciones.

Ondas de gravitación

El propio Einstein, en 1918, descubrió que existían soluciones ondulatorias a su ecuación de la relatividad general, del mismo modo que las ondas electromagnéticas son soluciones a las ecuaciones de Maxwell. Dichas soluciones suponen la propagación de ondulaciones del espacio-tiempo, ondas de gravitación a través del vacío, como entidades independientes y con una velocidad igual a la de la luz. Los primeros investigadores no sabían si las ondas gravitatorias serían puras ficciones matemáticas, pero posteriormente se ha visto que son ondulaciones auténticas de la propia geometría espacio-temporal, pues se escriben en función del llamado tensor de curvatura de Riemann. Dicho tensor representa una deformación real de la geometría del espacio-tiempo y no un simple cambio de coordenadas.

Producción de las ondas: Si se perturba violentamente un cuerpo de gran masa, el campo cercano se ajusta rápidamente, pero el campo lejano ha de esperar a que la señal de que la masa se ha movido se propague hasta él con la velocidad de la luz. Por lo tanto existe una deformación progresiva cuya intensidad disminuye en función de 1/(distancia) y no de 1/(distancia)², como la fuerza newtoniana. En el caso sencillo de dos masas iguales (M) unidas por un muelle de longitud x, cada masa individual actúa como un dipolo oscilante, el momento lineal cuadripolar en la dirección x es: Q=Mx². Mientras que el campo electromagnético es un campo vectorial, y por lo tanto pueden generarse ondas electromagnéticas mediante fuentes vectoriales, como pueden ser dipolos eléctricos (una simple carga en movimiento), la gravedad es un campo tensorial, y para estimularlo la fuente debe contener más componentes que un dipolo (vector). Debe contener dos dipolos vectoriales opuestos (dos vectores) formando lo que se llama un cuadripolo. Por lo tanto, se generarán ondas gravitatorias cuando dos masas cercanas se aceleren en direcciones opuestas.

Espín del gravitón: Lejos de la fuente, la onda gravitatoria se desplaza en forma de vibración trasversal del campo. Mientras que para el caso de las ondas electromagnéticas vectoriales podemos considerar su efecto sobre una partícula de prueba cargada, en el caso de las ondas gravitatorias tensoriales necesitamos un sistema de pruebas (o de observación) más complicado que una sola partícula. Un sistema adecuado podría ser un anillo flexible situado perpendicularmente al vector de propagación de la onda. Cuando pasa la ondulación, el anillo se deforma, perdiendo su circularidad. Durante el primer semiciclo la deformación se produce en una dirección, y en el segundo semiciclo el anillo se deforma en una dirección perpendicular. Si observamos las figuras completas de deformación del anillo advertimos un efecto curioso: con un ciclo de onda la deformación del anillo ha dado sólo media vuelta (está boca abajo) y necesita de otro ciclo para dar la vuelta completa. Esto tiene una consecuencia interesante sobre el espín de la onda: si dos ondas tienen igual energía pero una gira el sistema de prueba a la mitad de velocidad, también transporta el doble de momento angular. Comparando los efectos con las ondas electromagnéticas (un ciclo gira 360º la deformación), dado que su cuanto es el fotón, una partícula de espín 1 (h/2Pi), tendremos que asignar espín 2 al cuanto de las ondas de gravitación o gravitón (h/Pi).

Detección de las ondas: Aunque la radiación gravitacional no ha sido aún detectada directamente, hay evidencia indirecta significativa de su existencia. Los físicos Russell Alan Hulse y Joseph Hooton Taylor Jr. descubrieron en 1974 el primer púlsar binario (PSR1913+16). Las observaciones durante varios años han confirmado que el período de rotación de ambos objetos aumenta con el tiempo de la manera predicha por la teoría de la relatividad general, perdiendo energía en forma de ondas gravitacionales. Este descubrimiento se considera como la demostración de la existencia de ondas gravitacionales.

Las mayores esperanzas en la detección directa de las ondas gravitacionales se centran en los fenómenos de extraordinaria violencia que acompañan la formación de los agujeros negos y en las consiguientes experiencias catastróficas en ellos. De hecho, la energía total emitida en forma de ondas garvitacionales durante el colapso de un cuerpo para formar un agujero negro puede oscilar entre el 1% y el 10% de la energía total del mismo: Mc², siendo M su masa. Posteriormente, el agujero puede radiar más ondas gravitatorias cuando se traga nueva materia. La expresión general que nos da la energía total radiada es :

Energía radiada = 0,03 (m/M)mc², siendo m la masa que cae en el agujero y M la masa del mismo. El coeficiente 0,03 es un valor típico que oscila entre 0,01 y 1, según los detalles del caso, como el ángulo de caida, la rotación, etc. Para m mucho menor que M, el resultado de la energía radiada es sólo una fracción pequeña de la masa que cae, pero cuando los valores de M y m son parecidos, la proporción de energía radiada podría ser fabulosa.

El oscilador detector de ondas de gravitación puede ser cualquier cosa, la antena más sencilla es un simple bloque de metal. Lo verdaderamente necesario es una tecnología capaz de medir cambios en la longitud del bloque muy inferiores a 10^-15 metros. A estos niveles, un obstáculo importante es el ruido extraño procedente del interior de la barra, causado por el movimiento de agitación de sus átomos. Este ruido, a la temperatura ambiente, ya produce unas fluctuaciones del orden de 2 x 10^-16metros. Ese minúsculo sonido de los átomos de la barra chocando entre sí es capaz de ahogar el tintineo causado por las efímeras ondas gravitatorias. Para hacernos una idea de su levedad, el colapso de una estrella de diez masas solares y su conversión en un agujero negro en el centro de nuestra galaxia produce unos efectos, en una barra detectora situada en la Tierra, traducibles en cambios de longitud del orden de 10^-17 metros.

El futuro: La detección de las ondas de gravitación nos abriría una nueva ventana a los orígenes de nuestro universo, pues, mientras las ondas electromagnéticas (ópticas o de radio) adolecen de una limitación fundamental, no pueden penetrar mucho en la materia y sólo transportan información sobre los rasgos superficiales de la fuente, las ondas de gravitación nos pueden mostrar los procesos que dan la energía a las estrellas y permanecen ocultos en sus entrañas. Además, las ondas gravitacionales pueden retumbar a través del universo desde el primer momento concebible del Big Bang, y transportar información sobre épocas que son anteriores, en más de cincuenta potencias de diez, a las correspondientes señales electromagnéticas.


Fuente:" En busca de las ondas de gravitación", Paul Davies. Salvat Editores S.A. Barcelona

Parábolas y catástrofes

… No es posible encontrar una noción mas estética que la reciente
Teoría de las Catástrofes de René Thom, que se aplica tanto a la
geometría del ombligo parabólico como a la deriva de los continentes.
La Teoría de René Thom ha encantado todos mis átomos desde que la
conocí ....
Dalí, 1985.



La teoría topológica de las singularidades y bifurcaciones, conocida como Teoría de Catástrofes (TC), fue introducida por el matemático y filósofo francés René Thom para estudiar los saltos o cambios que se producen en los sistemas dinámicos. Estudia desde el punto de vista matemático lo que vulgarmente se conoce como la "gota que colma el vaso", esa mínima gota que provoca que el agua se derrame y se pase de un estado inestable a otro estable.


Intuitivamente, y de forma simplificada (topología “superelemental”), los puntos interiores de un conjunto continuo serían puntos regulares y los puntos que forman su frontera serían puntos catastróficos. Los puntos regulares están rodeados de puntos que tienen la misma apariencia cualitativa en los que no "ocurre nada", todo sigue igual (continuidad). En los puntos de la frontera o catastróficos siempre"ocurre algo", pasa de haber una continuidad del sistema a encontrarnos con un cambio radical.__ Esta distinción entre puntos regulares y catastróficos es preliminar no sólo para la teoría de las catástrofes, sino para cualquier disciplina que establezca descripciones sobre cualquier forma teórica__. René Thom demostró que para los sistemas en los que interviene una o dos variables y en los que influyen hasta cuatro parámetros (tiempo, temperatura, gradientes...), hay siete rupturas o catástrofes elementales (morfologías o formas), a las que se han dado nombres muy plásticos e intuitivos: pliegues, cúspides, colas de milano, mariposas y ombligos elíptico, hiperbólico y parabólico.


En palabras suyas:" La TC se esfuerza por describir las discontinuidades que pudieran presentarse en la evolución del sistema.. Intuitivamente, se admite que la evolución global de un sistema se presenta como una sucesión de evoluciones continuas, separadas por saltos bruscos de naturaleza cualitativamente diferente. Para cualquier tipo de evolución continua subsiste el marco del tipo diferencial clásico, pero los saltos hacen que se pase de un sistema diferencial a otro. Se salta de una evolución continua descrita por un sistema de ecuaciones diferenciales a otra evolución continua descrita por otro sistema y no se puede excluir que un número finito de sistemas no sea suficiente para describir la situación por completo." Realmente, aclara que más que una teoría, es una metodología, o acaso una especie de lenguaje, que permite organizar los datos de la experiencia en las condiciones más diversas.


René Thom ha sabido acercar las Matemáticas a las «morfologías», y ha estudiado con herramientas topológicas la aparición, la estabilidad y la desaparición de formas; ha encontrado el sentido de las cosas, en tanto en cuanto son formas o morfologías, a partir de ciertos invariantes que son las rupturas o singularidades. Así ha podido clasificar las maneras de proceder ante esas rupturas –las famosas «catástrofes» elementales– en sistemas dinámicos, tan variados que pueden ser físicos, linguísticos, biológicos o sociales.



A pesar del fracaso –según los cánones del positivismo– de la TC como teoría científica aplicada, Thom ha abierto las matemáticas a las formas o morfologías del mundo, con el fin de comprenderlo, de encontrar su sentido, y no sólo movidas por el interés de predecir sucesos, clásico ejercicio decimonónico de la ciencia. Y ha empezado a mostrar su poder para hacerlo al permitir acercarse a través de muchos de su conceptos fundamentales –estabilidad estructural, bifurcaciones, atractores...– a la comprensión de fenómenos naturales tan complejos y tan corrientes como «la forma de una nube, la caída de una hoja, la espuma de un vaso de cerveza».





---Libro : "Parábolas y catástrofes", de René Thom. Una larga entrevista en la que consigue aclarar el sentido profundo de las analogías ("parábolas") que explican algunos de los más enigmáticos y fascinantes fenómenos discontínuos (o "catástrofes"). René Thom, en los años setenta, desafió en su propio terreno a físicos y biólogos, a economistas y lingüistas, proponiendo, con su teoría de catástrofes, una nueva manera de considerar todas las transformaciones que se producen de modo brusco, imprevisto, dramático.


---Web : Matemáticas y ciencias morfológicas. Homenaje a René Thom.