La Universidad de Gotinga (Georg-August-UniversitätGöttingen, o Georgia Augusta) fue fundada en el año 1734 por Jorge II, príncipe elector de Hannover y futuro rey de Gran Bretaña.

La universidad destacó rápidamente en ciencias, y por el prestigio de sus profesores. Antes de un siglo alcanzará un puesto destacado en la ciencia y la cultura de Alemania, siendo un foco de atracción para profesores y alumnos (Otto von Bismarck estudió aquí). 

Una figura principal de esa primera época fue Gauss, que nacido en 1777 en la vecina Braunswick, fue pronto a estudiar a Gotinga donde desarrollaría toda su carrera como astrónomo, matemático, físico y geodésico. Su prestigio e influencia fue tan grande que en vida se le llamó “Princeps Mathematicorum”.

Entre sus muchos discípulos destaca  Bernhard Riemann  (1826-1866), a quien  dirigió su tesis en 1851, donde anticipó la hipótesis de Riemann, que, por su relación con la distribución de los números primos en el conjunto de los naturales, es uno de los problemas abiertos más importantes en la matemática contemporánea. Fue profesor y uno de los matemáticos más famosos de Gotinga. Su otro gran colaborador en electricidad y magnetismo fué Wilhelm Eduard Weber.

Weber trabajó intensamente con Gauss en electricidad y magnetismo, hasta su expulsión de la universidad en la purga antiliberal de 1837,que afectó a parte de los profesores (“los siete de Gotinga”en alemán «Göttingensieben«), que se opusieron a las reaccionarias medidas del nuevo rey de Hannover. Weber volvió a Gotinga en 1849 y reanudó sus trabajos con Gauss sobre el atlas de geomagnetismo y medidas electromagnéticas, completando un sistema de medidas absolutas para corrientes eléctricas, y trabajos sobre electrodinámica.

Merecidamente  sus apellidos dan nombre a dos unidades fundamentales del electromagnetismo, el flujo magnético y la inducción magnética, pero curiosamente la diferente normalización los ha separado, así  el weber (Wb) es la unidad de la inducción magnética en el Sistema Internacional, y el gauss (G) es la unidad del campo magnético en el sistema cegesimal. 

David Hilbert y sus alumnos, entre otros Weyl que sería su sucesor, y Born que fue su ayudante, proporcionaron partes significativas de la infraestructura matemática necesaria para la mecánica cuántica y la relatividad general. Fue uno de los fundadores de la teoría de la demostración, la lógica matemática y la distinción entre matemática y metamatemática. Adoptó y defendió vivamente la teoría de conjuntos y los números transfinitos de Cantor. Un ejemplo famoso de su liderazgo mundial en la matemática es su presentación en 1900 de un conjunto de 23 problemas abiertos que incidió en el curso de gran parte de la investigación matemática del siglo XX.

Las contribuciones de Karl Schwarzschild a la astrofísica de principios del siglo XX aparecen en la relatividad general cuando en 1916 encontró una solución exacta a las  ecuaciones de campo de Einstein. En su honor al radio de una estrella de neutrones que colapsa para convertirse en agujero negro se le denomina radio de Schwarzschild. Murió a los 42 años víctima de la Primera Guerra Mundial.

Max Born (Breslau 1882- Gotinga 1970), como señala J.M. Sánchez-Ron, fue un personaje clave en la historia de la mecánica cuántica, teniendo como ayudante al joven Heisenberg. Matemático y físico, obtuvo el Premio Nobel de Física en 1954 por sus trabajos en mecánica cuántica y compartió este galardón con el  también físico alemán Walter Bothe. Posiblemente, la contribución más conocida a la física cuántica sea su interpretación probabilística de la función de onda de Schrödinger. 

Otto Hahn (Fráncfort del Meno, Reino de Prusia;  1879- Gotinga 1968). Este químico alemán ganó el Premio Nobel de Química en 1944 por el descubrimiento de la fisión nuclear del uranio y del torio (1938). Hahn puede considerarse el padre de la energía nuclear.

Max von Laue, (Pfaffendorf,  1879 – Berlín, 1960), físico alemán, fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1914 por sus trabajos en cristalografía de rayos X.

Estudió en las universidades de Estrasburgo, Gotinga y Munich, siendo discípulo de Max Planck. Posteriormente, a partir de 1912 fue profesor de física en la Universidad de Zúrich y entre 1919 y 1943 director de física teórica en la Universidad de Berlín. Tras su jubilación en 1943 recibió el nombramiento de profesor honorario en la Universidad de Gotinga. A partir de 1951 von Laue fue director de Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck en Berlín.

Recibió el premio Nobel en 1914 por  sus trabajos sobre la difracción de RX por las redes cristalinas, que están en el núcleo de la física cuántica. A pie de su tumba  se colocó una placa en el centenario de Werner Heisenberg como homenaje a la admiración que siempre tuvo Heisenberg por su profesor, (la tumba de Heisenberg está en Munich).  En 1924 Werner Heisenberg vino como asistente a la universidad, y junto con Max Born y Pascual Jordan desarrolló la mecánica cuántica. 

Walther Nernst, (Briesen, Prusia, 1864 – Ober-Zibelle, 1941), físico y químico alemán, premio Nobel de Química en 1920 por sus teorías sobre el cálculo de la afinidad química como parte de la tercera ley de la termodinámica. Sus trabajos ayudaron a establecer la moderna físico-química. Trabajó en los campos de la electroquímica, termodinámica, química del estado sólido y fotoquímica. Sus descubrimientos incluyen la ecuación de Nernst.

Desarrolló el llamado «teorema del calor», según el cual la entropía de una materia tiende a anularse cuando su temperatura se aproxima al cero absoluto, y que constituye la tercera ley de la termodinámica. Nerst organizó los primeros Congresos Solvay  gracias a su amistad con el patrocinador, el fabricante belga George Solvay, y el enorme prestigio que tenía en el mundo científico de la época consiguió que fuesen un gran éxito.

Max Planck, (Kiel 1858 – Gotinga 1947), físico y matemático alemán considerado como el fundador de la teoría cuántica y galardonado con el Premio Nobel de Física en 1918. Después de la guerra la academia prusiana de las ciencias pasó a llamarse Instituto Max Planck en su honor. La Sociedad Max Planck fue fundada en Gotinga después de la Segunda Guerra Mundial en 1946 en el sector británico de Berlín y en 1948 en la zona de ocupación norteamericana y francesa como la organización sucesora de la prusiana Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft, que se estableció en 1911 como una organización de investigación no gubernamental y que fue extinguida como tal.

Otras tumbas de profesores de Gotinga aquí enterrados que fueron premiados con el Nobel son las de:

• Otto Wallah (1847 Königsberg – Gotinga 1931),  galardonado en 1910 con el Premio Nobel de Química por su contribución en el desarrollo de la química orgánica e industrial.
• Adolf Windaus (Berlín 1876- Gotinga 1959),  premio Nobel de química en 1928 por sus trabajos sobre el colesterol y los esteroles y su vínculo con los ácidos biliares.
• Richard Zsigmondy (Viena 1865 – Gotinga 1929), recibió el Premio Nobel de Química en 1925 por su trabajo sobre los coloides.

A principios del siglo XX, la Universidad experimentó una segunda fase de gloria especial. Göttingen era un centro de ciencia y erudición excepcionales. En 1907 se fundó la primera institución nacional de investigación aeronáutica del mundo. De ahí surgieron el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y el Instituto Max Planck de Dinámica y Autorganización, instituciones donde se han generado conocimientos clave en el campo de la aviación. Numerosos investigadores dieron conferencias o estudiaron en Gotinga durante este período, muchos de los cuales fueron galardonados con el Premio Nobel por su trabajo realizado aquí. El brillante desarrollo de la universidad de Gotinga se ve interrumpido bruscamente a partir de 1933 por la aplicación de las leyes raciales que impone el partido nazi en el poder. 

Estos acontecimientos se conocieron más tarde como la gran purga de 1933. Profesores como Max Born, Victor Goldschmidt, James Franck, Eugene Wigner, Leó Szilárd, Edward Teller y John von Neumann, entre otros, fueron expulsados o huyeron. La línea de grandeza en las ciencias naturales, que había continuado desde los tiempos de Gauss y Bernhard Riemann, fue interrumpida.  El matemático David Hilbert quedó en la universidad; sin embargo, en el momento de su muerte en 1943, los nazis prácticamente habían roto el alma de la universidad, expulsando muchos de la primera fila, que eran judíos o casados con judíos.

Entre los años 1933 a 1945, la tradición de libertad de pensamiento de la Universidad de Gotinga se rompió, con consecuencias devastadoras: los académicos de Gotinga resistieron poco al nacionalsocialismo, su ideología inhumana y su fanatismo racial. Como resultado, la conformidad política se impuso rápidamente en la Universidad, numerosos profesores se vieron obligados a jubilarse, y los estudiantes dejaron de matricularse en gran número.

Después de la Segunda Guerra Mundial, comenzó un proceso para restaurar Göttinga como un centro de ciencia y erudición. Así se fundó la Sociedad Max Planck, formada en 1948 con aportes decisivos de Max Planck y Otto Hahn, como un organismo autónomo consagrado a la investigación básica. Hoy, la ciudad alberga cinco Institutos Max Planck, la concentración más densa en cualquier parte de Alemania;  en 1977 se enriqueció aún más con la incorporación del German Primate Centre, miembro de la Asociación de Instituciones de Investigación de Leibniz.

El manifiesto de Gotinga del 12 abril 1957

Fue firmado por 18 científicos nucleares alemanes, además de Weizsäcker, entre ellos estaban los antiguos o entonces residentes de Göttingen Max Born, Otto Hahn, Werner Heisenberg, Max von Laue y Wolfgang Pauli. Advertían en plena guerra fría de los riesgos para el futuro de la joven república federal alemana que entonces se constituía, de incluir entre el arsenal de su ejército el uso de armas nucleares tácticas como había insinuado el canciller  Konrad Adenauer, oponiéndose a su uso.

https://en.wikipedia.org/wiki/G%C3%B6ttingen_Manifesto

Premios Nobel de Gotinga

El nombre de la Universidad de Gotinga está conectado con las carreras  de más de cuarenta ganadores del Premio Nobel. Catorce de ellos han sido galardonados con el Premio Nobel por la investigación realizada durante su estancia en Göttingen. 

• Max Born, Física (1882 – 1970)
• Adolf Butenandt, Química (1903 – 1995)
• Peter Debye, Química (1884 – 1966)
• Manfred Eigen, Química (nacido 1927)
• James Franck, Física (1882 – 1964)
• Werner Heisenberg, Física (1901 – 1976)
• Stefan W. Hell, Química (nacido 1962)
• Erwin Neher, Medicina (nacido 1944)
• Walther Hermann Nernst, Química (1864 – 1941)
• Bert Sakmann, Medicina (nacido 1942)
• Johannes Stark, Física (1874 – 1957)
• Ot-Wallach, Química (1847 – 1931)
• Adolf Ot- Reinhold Windaus, Química (1876 – 1959)
• Richard Zsigmondy, Química (1865 – 1929)

Reflexión final de un Paseo.

Resulta emocionante andar por estos senderos rodeados de lápidas e ir leyendo sucesivamente los apellidos grabados en ellas, que nos evocan fórmulas, ecuaciones y teoremas que han formado parte de una actividad intelectual y formativa ya lejana, y de pronto se materializan con la tristeza que acompaña a la muerte, pero al mismo tiempo con la fuerza e ilusión  que produce la admiración por sus obras. Esta emoción se acompaña también con la incómoda sensación que nos hace pasar de un plano abstracto al lado más humano de estas tumbas, que contienen los despojos de sus familiares que nos revelan parte de su intimidad más privada. Y al salir del cementerio y volver a la ciudad, satisface comprobar cómo el espíritu de esa universidad y la ciudad que la alberga han hecho posible la obra de estos hombres.

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Ese mismo año, un joven e inquieto Frédéric Joliot, que todavía no había acabado el servicio militar, se presentó ante la que había sido la heroína de su infancia para pedirle un empleo en el laboratorio Curie. Venía muy recomendado por Paul Langevin y Marie le propuso empezar al día siguiente. Para ello consiguió que el coronel le dejase concluir antes las milicias. Frédéric, tras la muerte de su padre, se había matriculado en la École de physique et de chimie industrielles de París, donde Pierre Curie había enseñado antes de traspasar su puesto a Paul Langevin. Extrovertido y apuesto, Frédéric estaba acostumbrado a hacer amistades con facilidad. Sin embargo, le costó adaptarse al ambiente serio y silencioso del laboratorio Curie. Se sentía solo y evitaba a Irène, la ayudante preferida de la jefa que ni siquiera le daba los buenos días. Sin embargo, con el paso del tiempo empezó a sentirse más y más atraído por su inteligencia. Ambos disfrutaban conversando y dando largos paseos. Se enamoraron y decidieron comprometerse. Cuando Irène se lo comunicó a Marie, esta no encajó bien la noticia. Temía que se tratase de un matrimonio de conveniencia, que Joliot quisiese aprovecharse del apellido Curie. Al igual que otras personas, no podía imaginar a la taciturna y austera Irène con el alegre y elegante Frédéric. Su hija era tres años mayor que él, había declarado que nunca se casaría y no le daba importancia ninguna a la apariencia. Cuando no llevaba la bata de laboratorio con sus zapatos de enfermera, vestía sencillos vestidos de colores oscuros. Frédéric, en cambio, era todo un donjuán y un fumador empedernido. Era tal la desconfianza de Marie en la futura pareja que trató de disuadir a su hija e insistió para que llegaran a un acuerdo que anulase la ley francesa en virtud de la cual los maridos controlaban las propiedades de sus esposas. Necesitaba asegurarse que Irène sería la única que heredaría las substancias radiactivas del Instituto Curie.

Pero su hija, hizo caso omiso de los consejos maternos y se casó con Frédéric el 26 de octubre de 1926. Lo cual no impidió que Marie, durante años, siguiese presentándolo como “el hombre que se casó con Irène”. Frédéric, sin embargo, sentía una gran admiración por su suegra y no dudó en aceptar su petición cuando le insistió para que siguiese adelante con sus estudios. Mientras continuaba sus tareas en el Instituto, se licenció en la Sorbona doctorándose en 1930 con una tesis sobre la electroquímica de radioelementos: “Électrochimique des radioeléments. Applications diverses”. Langevin había acertado de lleno, vio en él al gran científico en el que se iba a convertir.

En 1927, tres años antes de que Frédéric leyese su tesis, tuvieron a Hélène y poco después Irène contrajo tuberculosis. El médico le advirtió de que no tuviese otro hijo y disminuyese su ritmo de trabajo. Pero aquello era superior a ella. La tuberculosis no la llevaría a renunciar a aquello que le hacía sentir completa, a ser investigadora y madre. A la semana siguiente, combatiendo contra una enfermedad que volvería a padecer a lo largo de su vida, ya estaba de vuelta al laboratorio y cinco años más tarde su otro deseo se hizo realidad, dio a luz a Pierre.

La colaboración científica entre ambos se centró en el estudio de las emisiones radiactivas. Les atraían las investigaciones que el grupo de Rutherford estaba desarrollando en el laboratorio Cavendish y disponían de 200 milicurios de Polonio, la fuente más poderosa de rayos alfa, para llevarlas a cabo. El primer paso era analizar la radiación neutra y muy penetrante que habían detectado Walther Bothe y Herbert Becker al bombardear berilio con partículas alfa provenientes de una muestra de polonio. Los Joliot-Curie repitieron los experimentos y publicaron sus hallazgos el 18 de enero de 1932. Habían observado que la potente radiación de Bothe era capaz de provocar la emisión de protones de una capa de parafina. Postularon que se trataba de una radiación electromagnética de alta frecuencia pero no supieron interpretar los resultados.

James Chadwick, asistente de director de investigación en Cavendish, informó del artículo a Rutherford y de las conclusiones de ambos investigadores. Rutherford se limitó a pronunciar un escueto “No lo creo”, una expresión que dejó perplejo a Chadwick que nunca le había visto reaccionar de esta forma. Viendo que el tema prometía y que muy pronto otros físicos se lanzarían a investigarlo, se puso manos a la obra y descubrió la presencia en el núcleo de partículas con cargas neutras, los neutrones. En 1932 transmitió a Nature una breve nota titulada: “Possible existence of a neutron” a la cual le seguiría el artículo más extenso en los Proceedings of the Royal Society titulado “The existence of neutron”.

Los Joliot-Curie habían tenido “en sus manos” el neutrón y no supieron reconocerlo. Y, por desgracia, no fue el único premio Nobel que vieron pasar delante de sus narices. En sus trabajos con una cámara de niebla que, mediante un campo magnético creado por un electroimán, curva la trayectoria de las partículas cargadas, observaron que algunos de los supuestos electrones producidos en el experimento se desviaban en sentido contrario. No se dieron cuenta de que se trataba de un nuevo tipo de partícula como el electrón pero con carga positiva que ya había sido propuesto en 1931, el positrón y que fue descubierto ese mismo año por Carl David Anderson.

Por fortuna, en su caso la expresión “a la tercera va la vencida” no pudo ser más cierta. Corría el año 1933 y el éxito estaba a punto de llamar a su puerta. Por aquel entonces, el matrimonio estaba centrado en el estudio de las desintegraciones del polonio. Sabían que era un emisor de partículas alfa y se preguntaban si, al igual que otros átomos radiactivos, también emitía radiación beta (electrones). Para comprobarlo, colocaron una lámina de aluminio que detuviese las partículas alfa antes de llegar al detector. Este último consistía en una cámara de niebla que, mediante un campo magnético creado por un electroimán, curvaría la trayectoria de las partículas beta, posibilitando su identificación. La primera experiencia dio resultados sorprendentes: no sólo detectaron electrones, sino que también aparecieron protones y positrones. La presencia de protones podía explicarse sin dificultad a través de una reacción conocida, la transmutación del aluminio en silicio. La partícula alfa absorbida por el aluminio-27 produce silicio-30 más un protón. Lo que no sabían era qué hacían allí los positrones y para averiguarlo empezaron sustituyendo el material empleado como absorbente de partículas alfa. Observaron que al interponer una lámina de parafina, plata o litio, no detectaban positrones, mientras que en el caso del boro sí lo hacían. Por tanto, el origen de los positrones no se encontraba en el polonio, se hallaban ante un fenómeno que sólo en ciertos absorbentes. La primera hipótesis fue pensar que la transmutación de aluminio en silicio, aparte del citado positrón, también podía dar como resultado la emisión de un neutrón y un positrón. En ambos casos se conservaba la carga eléctrica. Para verificar la segunda posibilidad, modificaron el dispositivo de manera que permitiese la detección simultánea del neutrón y el positrón.

La primera prueba pareció confirmar su planteamiento pero la segunda aportó nueva información. Se percataron que al disminuir la energía de las partículas alfa dejaban de detectarse neutrones, quedando únicamente los positrones. Estaban equivocados y, tras reflexionar plantearon la nueva hipótesis: quizás el absorbente se volvía radiactivo al interaccionar con las partículas alfa emitidas por la fuente. Para comprobar si estaban en lo cierto situaron un contador Geiger junto al material absorbente, tras retirar la fuente de polonio. El Geiger “cantaba”, el material se había vuelto radiactivo y la emisión de radiación decaía exponencialmente como en el caso de la radiactividad ordinaria. Anunciaron su hallazgo en dos artículos, uno escrito en francés, con Irène como primer firmante y presentado el 15 de enero de 1933, y otro en inglés, con Frédéric encabezando la lista de autores.

La radiactividad “artificial” había nacido y el matrimonio Joliot-Curie fue galardonado en 1935 con el premio Nobel de Química. La dotación económica del premio les permitió instalarse en Sceaux, donde recibían a sus amigos los domingos por la tarde. Irène, a diferencia de Marie, siempre antepuso sus obligaciones como madre a todo lo demás, creía que la maternidad era la experiencia más increíble que había vivido. En 1936, como consecuencia del premio, Irène fue nombrada subsecretaria de Estado para la Investigación Científica y, al año siguiente, accedió a una cátedra en la Sorbona. Frédéric, por su parte, fue elegido como catedrático en el Collège de France en 1937 y abandonó el laboratorio del Instituto del Radio para formar su propio laboratorio, en donde construyó el primer ciclotrón de Europa occidental.

Descubrir que la radiactividad artificial podía ser producida por el hombre supuso un avance fundamental en las aplicaciones médicas de las radiaciones ionizantes. Los Joliot-Curie, tal y como se desprende de su discurso de recepción del premio Nobel, ya aventuraron las posibilidades de su descubrimiento en el campo de la Medicina:

“La diversidad de las naturalezas químicas, la diversidad de las vidas medias de estos radioelementos sintéticos, permitirán sin duda investigaciones nuevas en biología y en físicoquímica.”

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Gamow estudió primero en la Universidad de Novorossia, en Odesa, pero en 1922, interesado en estudiar Física Teórica, se marchó a la Universidad de Petrogrado. Allí coincidió con dos colegas de talla excepcional, Dmitri Ivanenko y Lev Landau. Los “Tres Mosqueteros”, como se daban en llamar, volcaron su interés científico en las nuevas teorías cuánticas que entonces se estaban desarrollando y cabe imaginar que acarrearan más de un quebradero de cabeza a sus profesores.

Gamow, Ivanenko (los dos de arriba) y Landau (abajo, el segundo por la derecha) junto con otros compañeros en la Universidad de Petrogrado en 1926

De hecho los tres se vieron involucrados en una ocasión en un episodio que les deparó un problema de envergadura. En 1932, otro colega teórico, Bronstein, les enseñó un artículo de la última edición de la Gran Enciclopedia Soviética, recién aparecida, en el que otro físico, Gessen, disertaba sobre el éter lumínico, un concepto prácticamente erradicado de la física desde hacía años. Gamow, Bronstein, Ladau e Ivanenko enviaron enseguida un telegrama de “felicitación” a Gessen en el que le decían que, a la luz de su artículo, habían empezado a estudiar con entusiasmo el éter y que esperaban que pudiera orientarlos acerca de cómo profundizar en otros conceptos relevantes como el flogisto, el calórico y los fluidos eléctricos (entidades cuya necesidad, como la del éter, había sido negada tiempo atrás). Gessen no apreció el sentido del humor de los jóvenes físicos y los denunció a la Academia Comunista que les juzgó como contrarrevolucionarios. El régimen gobernante, cuya postura oficial se basada en el materialismo dialéctico, había prohibido la teoría de la relatividad y consideraba que la mecánica cuántica alla Heisenberg, con sus relaciones de incertidumbre, era una teoría idealista y burguesa (de hecho sólo podía enseñarse la mecánica ondulatoria de Schrödinger), y no estaba dispuesto a tolerar desmanes de unos pipiolos, por muy versados que fuesen. Así es que todos perdieron su trabajo como profesores del Instituto Politécnico (aunque conservaron su puesto de investigadores en el Instituto del Radio). Todos excepto Gamow, que pertenecía a la Academia de Ciencias y que, finalmente, no fue sancionado.

Gamow era ya entonces un reputado físico teórico. Años antes, en 1928, había viajado a Gotinga, al Instituto de Física Teórica que dirigía Max Born. Allí estuvo desde junio hasta septiembre de ese año y en ese breve período de tiempo desarrolló su teoría del efecto túnel para explicar la desintegración alfa. Pero antes de volver a Leningrado (Petrogrado ya había cambiado de nombre por mor de las circunstancias políticas) decidió visitar a Niels Bohr en Copenhague y, tras una breve entrevista, éste le propuso que se quedara allí un año con una beca Carlsberg (¿tendremos aquí alguna vez una beca Mahou o Alhambra de investigación científica?) Gamow aceptó y en enero del año siguiente visitó a Ernest Rutherford en su laboratorio Cavendish en Cambridge. Tanto Bohr como Rutherford quedaron gratamente impresionados con Gamow y su trabajo y acordaron que solicitara una beca de la fundación Rockefeller para estudiar las radiaciones beta y gamma en el Cavendish a partir de septiembre de 1929. En mayo Gamow volvió a la URSS donde fue recibido como un héroe nacional por cuenta de, esencialmente, su modelo de la desintegración alfa, que había “desacreditado” la teoría que hasta entonces habían defendido Rutherford y sus colaboradores. «Un hijo de la clase trabajadora ha explicado la pieza más diminuta de la maquinaria del mundo: el núcleo de un átomo» o «Un soviético ha mostrado a Occidente que el suelo ruso puede producir sus propios platones y perspicaces newtons» fueron algunas de las elogiosas frases con que los periódicos de la época glosaron el retorno de Gamow.

Ni que decir tiene que no tuvo ningún problema para obtener el nuevo visado y en la fecha prevista, habiendo obtenido la beca solicitada, se encontró de nuevo en Cambridge. Enseguida produjo el segundo de sus grandes logros científicos: el modelo nuclear de la gota líquida. Este modelo es usualmente atribuido a Bohr y a su colaborador Kalckar, pero bien es verdad que con anterioridad Gamow, como hemos dicho, Heisenberg y von Weizsäcker habían contribuido notablemente al establecimiento de las bases de ese modelo que, poco después, resultó fundamental para que Lise Meitner y su sobrino Otto Frisch formularan una hipótesis factible sobre la fisión nuclear que Otto Hahn, Fritz Strassmann y la propia Meitner habían descubierto poco antes.

El verano de 1931 Gamow volvió a la URSS, pero nadie entonces lo celebró. De hecho intentó obtener un nuevo visado para acudir a sendos congresos que se celebrarían en Alemania e Italia a partir de septiembre y para los que había sido invitado. Sin embargo la situación política del país había cambiado: la ciencia había pasado a formar parte de la línea de confrontación con el mundo capitalista y los pocos científicos a los que se permitía salir tenían el encargo de espiar los logros de sus colegas occidentales y, por supuesto, no revelar el más mínimo detalle de los progresos científicos soviéticos. En sus continuas visitas a la oficina de pasaportes en Moscú conoció a Lyubov Vokhminzeva, con la que se casó unos meses más tarde, y que fue su esposa hasta su divorcio en 1955. La joven pareja planeó varios intentos de escapar de la URSS, pero sólo pudo poner en práctica el primero: en el verano de 1932 se embarcaron en una piragua cerca de Yalta y, con la excusa de estudiar el comportamiento del bote en alta mar, trataron de cruzar el Mar Negro hasta las costas turcas. Una inesperada tormenta les obligó a desistir tan sólo el segundo día de navegación y a punto estuvieron de sufrir consecuencias más graves. Pero un nuevo golpe de fortuna sonrió a Gamow: el gobierno lo nombró delegado soviético en el congreso Solvay, que se iba a celebrar en Bruselas en octubre de 1933. Al parecer en ello tuvo una intervención decisiva el físico francés Langevin, uno de los organizadores del congreso y que mantenía buenas relaciones con las autoridades soviéticas debido a sus conocidas convicciones políticas próximas al comunismo. Además, Gamow se las arregló para que permitieran a su mujer acompañarle como asistente (ella también era graduada en física), algo muy raro en aquella época porque sin el permiso para la familia garantizaban, al menos hasta cierto punto, la vuelta del viajero. Ninguno de los dos volvió a la URSS.

Tras el congreso de Bruselas, Gamow empezó a buscar trabajo. Tras breves estancias en el laboratorio de María Sklodowska Curie, en el Cavendish y en el instituto de Bohr en Copenhague, obtuvó una plaza de profesor en la Universidad George Washington, en Washington, donde continuó trabajando en física nuclear durante unos años. Fruto de esa época fue su trabajo fundamental sobre la desintegración beta en el que, junto con Teller, generalizó la teoría de Fermi, que no podía explicar algunos datos experimentales concretos observados en la cadena radiactiva del Pb-212. Ambos pusieron de manifiesto un nuevo tipo de transiciones beta, que se conocen hoy día como transiciones Gamow-Teller, y que compiten las de tipo Fermi. Digamos como ejemplo que el neutrón libre se densintegra un 18% de las veces vía una transición de tipo Fermi y el 82% restante vías una transición Gamow-Teller.

Este trabajo de 1936 fue el último relevante que Gamow llevó a cabo en el área de la física nuclear. A partir de entonces se dedicó de lleno a estudiar los mecanismos responsables de la producción de energía en las estrellas, aplicando sus conocimientos sobre la desintegración radiactiva y la fisión y fusión nucleares. Desarrolló varios modelos que sólo tuvieron un relativo eco en la comunidad. De todos ellos es famoso el de los denominados procesos urca, en el que él y Schoenberg, un físico brasileño colaborador suyo, trataron de explicar las bases físicas de las supernovas. Quizá lo más destacado de este modelo es que puso de manifiesto el papel fundamental que en esas espectaculares emisiones energéticas, observadas desde tiempos inmemoriales, jugaban los neutrinos. Dicho papel fue confirmado en 1987 por la detección, unas horas antes de la observación de la supernova SN1987A, de 11 antineutrinos en Kamiokande-II (Japón), 8 en IMB (EEUU) y 5 Baksan (Rusia), en todos los casos por encima del fondo de detección de los observatorios a pesar de su pequeño número. La otra curiosidad de este trabajo es el nombre de “urca” dado a los procesos. En el artículo, publicado en Physical Review, no se indica el significado del acrónimo. Gamow cuenta en su autobiografía que, de haberle preguntado los editores de la revista, les habría dicho que era el acrónimo de unrecordable cooling agent (es decir, agente enfriador indetectable, un más que buen eufemismo para referirse al neutrino). Pero en realidad es que “Urca” era el nombre de un casino de Río de Janeiro en el que Gamow había conocido a Schoenberg.

Hacia mediados de la década de 1940-50, Gamow cambió de tema de trabajo de nuevo. Se dice que era bastante torpe con las matemáticas y que cuando un tema empezaba a complicarse desde el punto de vista de los cálculos procuraba cambiar a otro que requiriese una matemática más sencilla. Así es que se volcó entonces de lleno con la cosmología física: el estudio del origen del universo y de su evolución. Su mayor logro en este campo fue predecir la temperatura de la radiación cósmica de fondo de microondas. Él y sus colaboradores de entonces, Alpher y Herman, habían encontrado el valor de unos pocos kelvin, pero sólo en un trabajo de estos últimos lo incluyeron explícitamente, ya que Gamow nunca dio mucha importancia al mismo. Pero en 1964, los físicos estadounidenses Penzias y Wilson descubrieron por accidente el “ruido de fondo” que esa radiación producía en una antena de alta sensibilidad para radioastronomía que estaban construyendo y, además de granjearles el premio Nobel en 1978 por ello, su descubrimiento se consideró como la prueba de una de las teorías físicas que más impacto social ha tenido: la del Big Bang. A Gamow le dolió especialmente que Penzias y Wilson no citaran las predicciones de su grupo. No obstante también tuvo Gamow su correspondiente dosis de diversión en este tema. En abril de 1948 se publicó una carta al editor de Physical Review titulada «El origen de los elementos químicos», firmada por Alpher, Bethe y Gamow. El trabajo lo habían llevado a cabo Gamow y Alpher, pero Bethe, un reputado físico teórico de la Universidad de Cornell, ganador del premio Nobel de Física en 1967, no sabía nada del mismo. Gamow quiso incluirlo porque así las iniciales de los autores coincidían con las de los tres procesos radiactivos básicos (alfa, beta y gamma) y con las tres primeras letras del alfabeto griego, lo que le resultaba especialmente divertido. Convenció a Alpher para incluir como coautor a Bethe, que al parecer apreció la broma con buen humor. Hay que decir además que, a pesar de lo que mucha gente cree, Gamow no inventó el término “Big Bang”, sino que fue el astrofísico inglés Hoyle el que primero lo mencionó en un programa radiofónico de la BBC. A Gamow nunca le gustó y, de hecho, sólo aparece mencionado un par de veces en sus numerosos artículos sobre el tema.

Algunos años más tarde se enroló en lo que el mismo denominaba “una extravagante desviación en el campo de las ciencias biológicas”. Fue entonces cuando, poco después de que Crick y Watson descubrieran la estructura de doble hélice de la molécula de ADN, Gamow estudió cómo los cuatro tipos de bases presentes en el ADN forman los 20 aminoácidos constituyentes de las proteínas.

Aunque era uno de los mejores especialistas en física nuclear de su tiempo, Gamow no fue reclamado para participar en el Proyecto Manhattan de construcción de la bomba nuclear, debido probablemente a su origen ruso y a pesar de que desde 1940 había adoptado la nacionalidad estadounidense. Durante la Segunda Guerra Mundial siguió ejerciendo como profesor en Washington y trabajó como consultor de la Armada en temas relacionados con explosivos convencionales. Años más tarde Teller, su antiguo colaborador en Washington, codirector junto con el físico Ullam del proyecto para la fabricación de la bomba de hidrógeno, sí que lo invitó a participar, aunque no se conoce casi nada de sus actividades concretas.

Además de su relevancia como investigador, Gamow destacó como divulgador científico y obtuvo en 1956 el premio Kalinga, otorgado por la Unesco. Entre sus publicaciones más conocidas en este campo están los cuatro libros (que recomiendo a aquéllos que quieran pasar un rato divertido con la física y la biología) sobre las aventuras del Sr. C.G.H. Tompkins, un empleado de banca aficionado a la física, cuyas iniciales responden a tres de las constantes universales fundamentales: c, la velocidad de la luz en el vacío, G, la constante de gravitación universal, y h, la constante de Planck. Gamow publicó también más de veinte libros de divulgación de la física.

Tras su divorcio en 1955, se trasladó como profesor a la Universidad de Colorado y en 1958 se casó con Barbara Perkins, que era la directora de publicidad de Cambridge University Press, la editorial que había publicado el tercer libro del Sr. Tompkins.

La muerte en 1962 de sus amigos Landau y Bohr fue para él un duro revés. En 1968, Gamow falleció en Boulder, Colorado, después de haber sufrido varias operaciones delicadas de las que no llegó a recuperarse.

Aunque Gamow fue un físico teórico, su curiosidad «experimental» siempre estuvo presente en su trabajo. De hecho, sus primeros trabajos como investigador en la universidad los realizó en el ámbito de la meteorología, la espectroscopía y la óptica experimentales, aunque según él mismo reconoció siempre su pocas dotes para ello. En su autobiografía relata sus cuitas con el empirismo científico, pero es especialmente curioso su primer recuerdo de un experimento. Siendo aún niño, su padre le regaló un microscopio y decidió indagar en el dogma del sacramento de la Eucaristía: aquello de que el pan y el vino, después de consagrados, se transforman en la carne y la sangre de Cristo le llamaba poderosamente la atención y se propuso comprobarlo por sí mismo. Así, un día conservó, después de comulgar, la hostia mojada en vino en su boca y se apresuró a volver a su casa donde, inmediatamente, observó la “muestra” con el microscopio, la comparó con otra similar (no consagrada, claro) que tenía preparada de antemano y constató la similitud entre ambas y sus evidentes diferencias con una fina capa de piel que había extraído de la yema de uno de sus dedos. Declara Gamow en su autobiografía que este episodio fue el que le llevó a la ciencia. Y probablemente también hizo de él el escéptico que siempre fue.

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Poco conocido por el público, y lamentablemente tampoco mucho entre sus colegas, hay que destacar en castellano el excelente ensayo “De la agresión a la guerra nuclear. Rotblat, Pugwash y la paz”, que le dedican a Rotblat sus autores, Jesús Martín Ramírez y  Antonio Fernández-Rañada (Ediciones Nobel, Oviedo, 1996). En 1995 hay dos reseñas en la Revista Española de Física Véase Aguilar, Rotblat, J., Premio Nobel de la Paz, 1995, Rev. Esp. de Física, Vol. 9 (4), pp. 15-17 (1995) y A. Fdez-Rañada en el mismo número. Léase también la necrológica que le dedicó El País.

Rotblat recibiendo el premio Nobel de la Paz en 1995.

La reseña biográfica que apareció en el boletín nº3 de la SEFM (1996) resumía su trayectoria así:

“Joseph (Jozef) Rotblat nació en Varsovia en 1908, estudió Física en su Universidad licenciándose en 1932 y doctorándose en 1938. Se trasladó a la Universidad de Liverpool en 1939 para continuar sus trabajos de investigación en Física Nuclear. Como especialista en dispersión de neutrones, pudo trabajar en París con el ciclotrón de los Joliot-Curie, pero  finalmente prefirió Liverpool y el laboratorio de James Chadwick. Su plan era poder disponer de un ciclotrón en Polonia.

Formó parte del grupo de científicos británicos que se integraron en el proyecto Manhattan durante la II Guerra Mundial. Fue el único científico del proyecto que lo abandonó por motivos de conciencia a finales de 1944,  cuando llegó a la conclusión de que se emplearía el arma atómica por parte de los EEUU aunque la bomba alemana nunca sería posible.

Desde 1945 hasta 1949 fue director de investigación en física nuclear en la Universidad de Liverpool. Por motivos de conciencia en contra de la carrera de armas nucleares decidió cambiar su actividad hacia la Física Médica.

Ha sido desde 1950 hasta 1976 profesor de Física en el Hospital de St. Bartholomew de la Universidad de Londres, con trabajos pioneros en física de la radiación, en radioterapia con acelerador lineal, radiología y radiobiología. Ha sido durante doce años editor de la revista Physics in Medicine and Biology de 1960-1972, presidente de la Hospital Physics Association1969-70, y del British Institute of Radiology. Su otra gran actividad que ha marcado profundamente su biografía, ha sido la desarrollada desde 1957 hasta 1973, como Secretario General de las Conferencias Pugwash, movimiento internacional que ha venido actuando sin descanso con el fin de acercar, durante la guerra fría, a los principales científicos de Occidente y del bloque del Este, para crear una conciencia que ayudase a frenar la carrera de armas nucleares. Actualmente es el presidente de dicho movimiento y en 1995 recibió el Premio Nóbel de la Paz en reconocimiento a su trabajo en ese campo”.

Sin duda 1955 fue un año culminante en su trayectoria. Ese año figura como uno de los 11 firmantes del  Manifiesto Rusell-Einstein, y  él mismo fue encargado de presentarlo en conferencia de prensa.

En abril de ese año aparece en Nature uno de los pocos artículos sobre el acelerador lineal de 15 MeV del  St. Bartholomew, en el que se destaca sus características de alta tasa, para poderlo dedicar a experimentación radiobiológica y posteriormente fue empleado en terapia clínica hasta los años setenta.

Número de Nature (April 30, 1955 p745) en el que aparece el artículo sobre el acelerador de 15 MV del St.Bartholomew Hospital.

Más tarde en 1963 dispondrá de otro acelerador lineal dedicado en exclusiva a Radiobiología, que le dará no pocos problemas con el fabricante Vickers. Mantendrá una larga colaboración con la profesora Patrice Lindop, realizando numerosas experiencias y relacionando los efectos agudos de rayos X y electrones con la hipoxia en ratones (Protection against acute effects of radiation by hypoxia. Patricia Lindop & J.Rotblat. Nature Feb27, 1960, 593. The age factor in radiation sensitivity in mice.  B.J.R. Vol 35, 409 Jan 1962). Estos resultados supusieron un gran avance en la comprensión de los fundamentos de la radioterapia y su mejor uso clínico.

El equipo que formó con Bertrand Rusell fue formidable. Juntos, con muchos otros que les ayudaron, y con un especial protagonismo para Cecil Powell y también  de Linus Pauling, idearon en plena guerra fría un sistema de subvertir el “status quo” establecido a nivel planetario. El método: mantener permanentes contactos entre los científicos atómicos para neutralizar mutuamente su información “secreta”, además de advertir continuamente al público del desastre que suponía la doctrina de la disuasión en base a la destrucción mutua, que conduciría a décadas de proliferación del armamento nuclear. En 1977 declaraba:  «Since I do not accept the concept of limited nuclear war, it is a fallacy».

Esta actitud militante la mantuvo en épocas más recientes cuando a mediados de los 80, en vísperas del colapso de la URSS, se planteaba abiertamente un escenario bélico nuclear limitado en Europa y se desplegaron los misiles nucleares de corto y medio alcance PershingII  y SS20 en la RFA y Polonia (recordad la bomba de neutrones táctica). Como ejemplo véase la réplica en Nature a los cálculos de víctimas en áreas urbanas “Radiation casualities in a nuclear war”, en controversia con Edward Teller sobre incertidumbres en el modelo de invierno nuclear «Widespread after-effects of Nuclear War».

A pesar de su tendencia a contemplar el peor de los casos, se describió a sí mismo como un optimista. «Siempre que hay un riesgo de una guerra nuclear», dijo una vez, «el riesgo es finito, y en tanto que el riesgo es finito, se puede reducir.»

Su relación con España, muy escasa, la recoge el Prof. Joaquín Catalá, y así Rotblat aparece en  el II Encuentro sobre Física Nuclear en Santander en 1953 junto con la asistencia de cinco físicos extranjeros.

Mucho más recientemente, desde la SEFM le pedimos una colaboración con nuestro Boletín, y nos autorizó a reproducir una  conferencia suya dedicada a los 100 años de radiactividad que se celebraban entonces. Apareció en el Boletín SEFM nº 3 de 1996 , con la única condición de que le hiciésemos llegar una copia de la traducción al castellano que hicimos Pedro Galán y yo mismo.

Este breve texto que resume de forma admirable una historia de la que el mismo fue protagonista, termina con la rotunda afirmación:

“La humanidad nunca estará absolutamente segura después del descubrimiento de la energía nuclear y las armas nucleares, a menos que nos administremos para evitar los conflictos militares que puedan conducirnos a un holocausto nuclear. La guerra debe dejar de ser una institución aceptable. La creación de un mundo sin guerras debe ser la lección del descubrimiento de la radiactividad hace 100 años.”

Pensamiento sin duda heredero de la denominada Ética nuclear: «La guerra moderna, la bomba y otros descubrimientos se nos presentan […] no como un problema de física sino de ética.»  Albert Einstein (1946).

Imagen de Rotblat

1. J.Rotblat, Scientists in the Quest for Peace: A History of the Pugwgsh Conferences, MIT Press, Cambridge, Mass., 1972
2. The Fourth Pugwash Quinquennium, 1972-1977, en Pugwash-Neivsletter, edición especial, Londres, 1977.
3. Rotblat. J (1985). Leaving the Bomb. Bulletin of the Atomic Scientists.
4. Martin Underwood. (2009). Joseph Rotblat: A Man of Conscience in the Nuclear Age, Sussex Academic Press.
5. Joseph Rotblat (ed.) Los científicos, la carrera armamentista y el desarme, Serbal/UNESCO, Barcelona, 1984.

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Quizás la situación cambiaría algo si en lugar de preguntar por Thomson lo hiciéramos por Lord Kelvin, ya que ambos fueron la misma persona. En tal caso vendría a echarnos una mano recordar que, en el Sistema Internacional, la unidad de temperatura termodinámica es el Kelvin (que se define como la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua) y algunos, tal vez, fueran capaces de recordar que el nombre de la unidad se estableció en honor de este físico que fue el «inventor» de la escala absoluta de temperaturas, esa que atribuye 273.15 K a la temperatura de congelación del agua.

Thomson fue considerado por sus coetáneos como el más brillante de los físicos de la época. Y esos colegas suyos no andaban escasos de excelencia científica: Boltzmann, Cauchy, Sturm, Liouville, Foucault, Clapeyron, Clausius, Joule, Maxwell, Stokes, Faraday y Helmholtz, entre otros. Este último lo conoció en 1855 y en una carta a su mujer decía: “Como es uno de los físico-matemáticos más destacados de Europa, esperaba encontrarme con un hombre algo mayor que yo, y no fue pequeña mi sorpresa cuando apareció ante mí un joven extremadamente rubio, de aspecto muy juvenil, casi femenino, … Debo añadir que sobrepasa a todos los grandes científicos que conozco personalmente en agudeza, claridad y rapidez mentales tal que a veces me siento torpe detrás de él.” La sorpresa de Helmholtz estaba justificada ya que Thomson tenía entonces sólo 31 años.

A pesar del desconocimiento sobre su figura, que antes mencionaba, hay que señalar que Thomson obtuvo innumerables resultados científicos relevantes. Además de establecer la escala absoluta de temperaturas, intervino de manera decisiva en la formulación de las leyes de la termodinámica, demostró el que se conoce como teorema de circulación de Kelvin, en mecánica de fluidos. Descubrió la magnetoresistencia y los efectos Thomson, una propiedad termoeléctrica de los materiales, y Joule-Thomson, un proceso termodinámico, este último en colaboración con uno de sus colaboradores, Joule. En astrofísica, una estimación del tiempo que una estrella podría brillar manteniendo la luminosidad, si la única energía de la estrella fuera la producida por la conversión de su energía gravitacional en calor, es la escala temporal de Kelvin-Helmholtz. El mismo nombre recibe una inestabilidad de los fluidos que explica, entre otros fenómenos, la formación en la atmósfera de determinadas nubes onduladas. El denominado patrón de Kelvin describe la estela que produce en el agua la proa de un barco cuando navega. El famoso teorema de Stokes, con el que todos nos hemos encontrado en el cálculo vectorial, fue enunciado por Thomsom en una carta dirigida a su amigo Stokes quien, posteriormente, lo utilizó para formular uno de los problemas en el examen de la edición de 1854 del premio Smith en Cambridge.

En 1892 la Reina Victoria elevó a la nobleza a Thomson. Adoptó el título de Baron Kelvin of Largs, tomando el nombre del río Kelvin, que pasaba cerca de su laboratorio en la Universidad de Glasgow (donde había ejercido como catedrático de Filosofía Natural desde el año 1846), y de la ciudad de Largs, en cuyas afueras estaba su residencia Neterhall. Thomson se convirtió, de esta forma, en el primer científico en recibir tal honor en Gran Bretaña.

Cuando murió, el 17 de diciembre de 1907, era una persona de una considerable riqueza. No, obviamente esa situación no se debía a su actividad como físico. En realidad fue el resultado de una intensa actividad en el otro mundo al que dedicó su tiempo: la ingeniería. Thomson desarrolló, a lo largo de su vida, más de cincuenta patentes de dispositivos que tuvieron aplicación en muy distintos ámbitos: telegrafía (galvanómetro de espejo, registro de sifón), brújulas y aparatos de navegación, dínamos y lámparas eléctricas, instrumentos de medida eléctricos, producción electrolítica de álcalis, válvulas para fluidos, etc. Esto le produjo considerables réditos.

Esquema del galvanómetro de espejo

Uno de los trabajos más llamativos de Thomson es su participación, activa y gratuita, en el tendido del primer cable telegráfico submarino a través del Atlántico, en 1864. Con tal ocasión diseñó distintos procedimientos que mejoraron el propio tendido del cable, evitando su rotura, y la transmisión de las señales eléctricas a través del mismo. También presidió la comisión internacional que se encargó de asignar los contratos para la producción y transporte de energía eléctrica desde las cataratas del Niágara a la ciudad de Buffalo, en 1895.

La comisión Internacional Niágara, con Thomson en el centro

Desde su doble enfoque como físico-matemático y como ingeniero contribuyó decisivamente al desarrollo del modelo dinámico imperante a lo largo del siglo XIX: el modelo mecanicista. Se esforzó en aplicarlo, sobre todo, a la termodinámica y al electromagnetismo y sus aportaciones resultaron ser fundamentales a la hora de solucionar cuestiones básicas, como ocurrió con las leyes de la termodinámica, o dar pie a que otros desarrollaran sus teorías, como fue el caso de Maxwell y sus ecuaciones del campo electromagnético. Esta implicación queda patente en una de sus conferencias cuando afirmaba: “Yo nunca estoy satisfecho conmigo mismo hasta que puedo hacer un modelo mecánico de una cosa. Si puedo hacer un modelo mecánico puedo entenderlo. En tanto en cuanto no pueda hacer un modelo mecánico completo no puedo entenderlo.”

A partir de 1890, Thomson observó cómo “su” modelo mecanicista se desmoronaba. En 1900, en una conferencia impartida bajo el título “Nubes del siglo XIX sobre la teoría dinámica del calor y la luz”, mencionó dos problemas: “La belleza y claridad de la teoría dinámica, que establece que el calor y la luz son modos de movimiento, están actualmente oscurecidas por dos nubes. La primera nació con la teoría ondulatoria de la luz y fue abordada por Fresnel y el doctor Thomas Young; involucra la cuestión: ¿cómo podría la Tierra moverse a través de un sólido elástico tal y como esencialmente es el éter? La segunda es la doctrina de Maxwell-Boltzmann relativa a la partición de la energía”. La primera “nube” se refiere al rechazo del éter como medio mecánico para transportar la luz, el calor y otras formas de energía. Con la segunda se refería al problema de la radiación del cuerpo negro. No, no se trataba de un par de incómodos detalles de importancia secundaria, sino que eran, respectivamente, los gérmenes de las teorías de la relatividad y cuántica, las dos teorías que revolucionaron la física a principios del siglo XX.

Ante el descubrimiento de los rayos X por Röntgen y del electrón por Thomson (Joseph John Thomson, que no era pariente en ningún grado conocido de Lord Kelvin), adoptó una posición escéptica. “Los rayos X son una patraña”, declaró en cierta ocasión. Pero a pesar de ello trató de entender los mecanismos que daban lugar a estos nuevos procesos físicos e, incluso, propuso modelos que permitían explicar algunos de los resultados experimentales. Y siempre desde una perspectiva loable que expresó como sigue: “Igual que los grandes avances en matemáticas se han llevado a cabo a través del deseo de descubrir la solución de problemas que eran de índole muy práctica para la ciencia matemática, en la ciencia física muchos de los grandes avances que se han hecho desde el principio del mundo hasta el tiempo presente se han conseguido con el serio deseo de transformar el conocimiento de las propiedades de la materia para algún propósito útil para la humanidad.”

Son muchas las frases erróneas de Thomson de las que se tiene constancia. Encontrarlas es un sencillo ejercicio de navegación en la red y dejo al lector interesado que hurgue a su antojo. Acabo este post con una de las sentencias que, en mi opinión, más denota su actitud personal y su postura científica y que más me gusta a mí. El 3 de mayo de 1883, con motivo de una conferencia dirigida a la Institución de Ingenieros Civiles británicos, dijo:

“Cuando puedes medir aquello de lo que estás hablando y expresarlo en números sabes algo sobre ello, pero cuando no puedes expresarlo en números tu conocimiento sobre ello es de naturaleza precaria e insatisfactoria.”

Lord Kelvin (a la derecha) con Lord Rayleigh en el laboratorio de éste

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Es verdad que reinterpretó los pilares de la mecánica cuántica con la formulación de la integral de camino. Según tal paradigma, una partícula se desplazaría entre dos puntos siguiendo todas las posibles trayectorias y cada una de éstas contribuiría a la probabilidad de propagación entre ambos puntos, de tal manera que la suma de todas las contribuciones determina la trayectoria observada. Constituye la generalización del principio de acción clásico en el marco de la mecánica cuántica, aportando nuevo material a las bases de la física que estaba por venir. También es verdad que permitió, como Schwinger casi indignado advirtió, el acceso a mentes no tan preclaras como la suya a los cálculos perturbativos de secciones eficaces en teoría cuántica de campos a partir de sus archiconocidos «Diagramas de Feynman». No es menos cierto que participó en el proyecto Manhattan con veintipocos años, y que allí se dedicó a reventar cajas fuertes y tomar el pelo a los militares. Se dice que presumía de ser el único asistente a la Prueba Trinity que no llevó gafas de protección. Se comenta también (y parece ser que hay documentos verbales y gráficos) que gustaba de cierto tipo de clubes nocturnos. Tocaba los bongos y bailaba samba. Hasta traducía jeroglíficos … De todo lo que se dice no nos queda duda: un tipo peculiar, complejo, polifacético, genial… Un gran científico y todo un personaje.

Feynman con “la Princesa Algo de Dinamarca”, durante la entrega del Nobel

Sin embargo, probablemente su mayor mérito es el de ser un maestro, un actor que comunicaba a través de su comedia más que los mejores libros de texto de cualquier tiempo. De todos los premios que recibió, el único, o al menos del que más se enorgullecía, era la Medalla Oersted. Este galardón, concedido desde 1936 por la Asociación Americana de Profesores de Física, distingue la relevancia en las contribuciones a la enseñanza de la física. Entre los laureados encontramos a grandes divulgadores, como John Wheeler o Carl Sagan. De todas sus habilidades, ésta sin duda debía ser su especialidad. Encontrar la solución más elemental posible para cada problema. Pensar con sencillez. “Si no se es capaz de explicar un problema con sencillez, quizá es que no se entiende”. En el fundamento de esta máxima está su integral de camino y sus diagramas. No es que fuera incapaz de entender los terroríficos desarrollos con operadores de Schwinger (conviene recordar que ambos se respetaban profundamente), es sólo que eran demasiado complejos para ser útiles en el día a día de su entretejida mente. Y así vinieron los diagramas. Y una sencilla explicación para la superfluidez del helio basada en la mecánica cuántica. Y el modelo de partones, que trataba de explicar la dispersión electrón-protón asumiendo que los hadrones estaban compuestos por constituyentes puntuales, que más tarde se identificarían con los quarks.

Mítica furgoneta de la familia Feynman

Para entender esta sencillez basta con tomar Electrodinámica Cuántica, de Alianza Editorial. Ninguna fórmula, salvo sumas, restas multiplicaciones y fracciones en sus 148 páginas. Y encima explica lo que explica con flechas. Esta es su gran virtud. Su gran legado sin duda es esa Electrodinámica Cuántica, pero basta con mirar la pizarra de Caltech el día de su fallecimiento para entender que su objetivo iba más allá. Era, como él decía, más sencillo.

Su presencia en Los Álamos viene marcada por las primeras incursiones de la física en la computación, indispensables ya en el desarrollo de la bomba, y cruciales a día de hoy, incluso en nuestro ámbito hospitalario. Y la descripción de cualquier proceso que involucre fotones o electrones, desde la dispersión Compton a la producción de pares, es incompleta si no se contempla en el marco de la Electrodinámica Cuántica. Entre sus contribuciones académicas más destacadas, al margen de esta última, encontramos un modelo de interacción débil, conjugando la violación de paridad con los conocimientos previos de la desintegración beta. Como vemos, su eco resuena hasta nuestra física más cercana.

Para saber más o conocer más detalles de la vida de este gran hombre:

– ¿Está usted de broma Sr. Feynman?, de Alianza Editorial. Recorriendo desde su infancia, el porqué de su curiosidad, su estancia en Los Álamos y sus “problemas” con los militares, hasta su maestría con los bongos en Brasil y el premio Nobel, esta obra constituye un compendio de anécdotas biográficas de agradable lectura.

– Electrodinámica Cuántica, también de Alianza Editorial. Este libro es “una aventura que nunca se había intentado”, puesto que permite presentar esta teoría de forma totalmente intuitiva. Suponiendo un escaso o nulo conocimiento del tema, permite entender dos de sus grandes logros: los diagramas y la integral de caminos.

–The Feynman Lectures on Physics, prácticamente imposible de encontrar ya en castellano. Toda una introducción a la física, desde los principios básicos a la mecánica cuántica, expuestos con la claridad que le caracteriza.

– Feynman, de Norma Editorial. Las novelas gráficas están de moda y ésta constituye una forma excelente de acercarse a la vida de este interesante personaje.

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Éste también fue el caso de Willian Henry Bragg y Willian Lawrence Bragg, padre e hijo respectivamente, que recibieron el premio Nobel en Física por sus contribuciones en el desarrollo de la cristalografía de rayos X.

W. Lawrence (izq.) y W. Henry (der.) Bragg.

Curiosamente Bragg padre estuvo trabajando como profesor de Matemáticas y Física en Adelaida (Australia) durante dos décadas sin hacer ni una sola contribución científica experimental relevante. Pero la cosa cambió cuando oyó hablar por primera vez del descubrimiento de la radiactividad y los rayos X. Fue poco después, en 1904, cuando presentó junto con su asistente Richard Kleeman un trabajo titulado: “Sobre las curvas de ionización del radio”.

En este trabajo se presentaban las curvas de ionización de las partículas alfa en aire demostrando que la ionización era mucho mayor hacia el final de su trayectoria. Esto iba en contra de lo que se aceptaba en general por aquel entonces, a la sazón, que la ionización disminuía exponencialmente con la distancia lo cual era cierto y conocido para los rayos X, electrones, etc.

Bragg padre había descubierto lo que hoy conocemos como el “Pico de Bragg”, que es el fundamento teórico de la radioterapia con partículas pesadas cargadas. Sin embargo, no fue hasta después de la segunda Guerra Mundial en 1946 cuando Robert Wilson empezó a desarrollar esta técnica médica, según él, para enmendar su participación en el famoso proyecto Manhattan que dio lugar a la creación de la primera bomba atómica.

Así como Bragg padre se interesó más por la espectroscopía y el estudio de la naturaleza corpuscular de los rayos X y las partículas alfa, su hijo (influido por las investigaciones de Max von Laue) prefirió trabajar con él en la difracción de las ondas de rayos X, usándolas como herramienta para estudiar la estructura cristalina de la materia.

Se daba la curiosa circunstancia de que Bragg padre, para superar esta dualidad onda-corpúsculo, pensaba en los rayos X como partículas lunes, miércoles y viernes, y como ondas martes, jueves y sábados. Los domingos descansaba. Fue así como padre e hijo dedujeron la conocida ley de Bragg que relaciona el ángulo de difracción de los rayos X con la longitud de onda y la distancia entre planos atómicos de un cristal.

La ley de Bragg les valió en 1915 un premio Nobel en una época convulsa (Primera Guerra Mundial) y constituyó una aportación enorme a otras muchas ramas científicas, tanto que se ha llegado a decir que sin sus estudios no hubiera sido posible la determinación de la estructura del ADN.

Precisamente, este año se reconocen los trabajos de M. von Laue (Nobel en 1914) y de los Bragg con la celebración del Año Internacional de la Cristalografía.

Aunque Bragg padre utilizara los rayos X para diagnosticar una rotura de hombro de su hijo Lawrence de 5 años debida a una caída de triciclo, y aunque ambos contribuyeran indirectamente a la determinación de la estructura de doble hélice del ADN, lo cierto que nunca tuvieron un papel relevante en el desarrollo directo de la física médica.

Sea como fuere, a Henry siempre le deberemos su contribución más conocida en nuestro campo: el famoso pico de Bragg que caracteriza la curva de dosis en profundidad de las partículas pesadas cargadas.

Medidas experimentales que muestran un pico en la ionización (pico de Bragg ) producida por las partículas alfa del radio.

Para saber más:

– A. Brown, H. Suit. Radiotherapy and Oncology 73 (2004) 265-268.

– Phillips D. William Lawrence Bragg (1890-1971). Biogr Mem Fell R Soc London 1979; 25:75-163.

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Leonardo cambió la forma de pintar de los que le siguieron. Fue un extraordinario pintor, pero de chiripa, y podría haber sido un extraordinario científico, médico, ingeniero o taxidermista. Bueno, esto último no sé, pero sigue leyendo y puede que veas que no voy desencaminado del todo.
Durante el renacimiento, ciencia y arte se complementaban y Da Vinci es el paradigma de esa extraordinaria simbiosis. Te pondré un ejemplo: Lorenzo de Médici gobernaba Florencia y contaba con los servicios de Leonardo en una de sus academias de arte. Éste había construido una lira de plata con forma de cabeza de caballo i el Médici pensó que haciéndole la pelota a Ludovico Sforza “il Moro”, Duque de Milán, se aseguraría la paz con él, así que envió a Leonardo con la lira debajo del brazo para que se la regalara. Ludovico quedó tan impresionado que ofreció trabajo a Leonardo como arquitecto militar e ingeniero. Da Vinci había sido acusado de sodomía, que era ilegal en la Florencia renacentista del 1476 y en Florida cuando salió Windows 98. Eso, y que no fuera seleccionado para decorar la capilla Sixtina, debió de ser suficiente para querer cambiar de ciudad y de gremio. La fama que se ganó allí le permitió trabajar también de ingeniero en Venecia o Roma. Y cuando Francia se hizo con el dominio del Norte de Italia, Leonardo recibió el encargo del Rey Francisco I, en principio para fabricar un león mecánico que pudiera caminar, abrir las mandíbulas, enseñar los dientes… Sin embargo, acabó convirtiéndose en una persona muy querida para el rey.
Lo que nos ha llegado de Leonardo incluye un extraordinario número de invenciones, unas prácticas y otras inviables. Hay instrumentos musicales, caballos mecánicos, ingenios voladores, bombas hidráulicas, cañones de vapor o molinos de agua. Un documental de la televisión pública americana, Leonardo´s Dream Machines, ha comprobado que algunos podían funcionar sin variaciones o con modificaciones sencillas. Gran parte de lo que sabemos de Leonardo fue escrito por él mismo en 20 códices, cada uno de cientos de valiosas páginas llenas de notas, dibujos, diagramas científicos y pensamientos suyos. Todo lo que se le pasaba por la cabeza se ha conservado primorosamente dibujado y exhaustivamente explicado. Pero escrito al revés. Sí, como la palabra “AMBULANCIA”, pues 2000 páginas así. Lo pasaremos por alto porque sus escritos parecen organizados para ser publicados, algo que nunca ocurrió durante su vida. La paradoja es que luego han sido estudiados a fondo durante años. El enfoque de Leonardo era mayoritariamente observacional. Él intentaba entender un fenómeno describiéndolo con el mayor detalle posible, en vez de plantear experimentos o explicaciones teóricas.

Le interesaba el cuerpo humano. ¿Y a quién no? Así que realizó un estudio sobre las proporciones humanas y dibujó el hombre vitruviano, un icono de la ciencia con ocho extremidades. Uno de sus biógrafos cuenta como Leonardo podía perseguir a una persona por toda la ciudad solamente porque los rasgos de su cara le habían parecido interesantes, por sus deformidades o síntomas de enfermedad.

Consiguió permiso para diseccionar cadáveres y, como quien no quiere la cosa, realizó 240 dibujos detallados, pulcramente descritos, sobre la anatomía humana. Realizó la primera descripción científica del apéndice, los músculos del cérvix o de un feto dentro del útero. Definió la arterioesclerosis y la cirrosis hepática.

Sus estudios sobre músculos y huesos te podrían sonar a biomecánica. Y te sonará a anatomía comparada pero es que también diseccionó diferentes animales contrastando lo que iba aprendiendo con la anatomía humana. Sus descripciones y nomenclaturas estaban extraordinariamente avanzadas a su tiempo y, si se hubieran publicado, habrían supuesto un gran avance para la medicina. Pero podríamos decir lo mismo para la geología, la botánica, la cartografía, la hidrodinámica, la geometría o la ingeniería de puentes o de máquinas de guerra. Cuando Leonardo fue acusado de necrofilia, debió sentirse totalmente incomprendido.
Con justicia, Da Vinci ha sido aclamado repetidamente como el genio más grande que jamás haya vivido. Es muy popular, ahora. Aparece en Star Trek, Futurama, Family Guy o Los Simpson y una Tortuga Ninja lleva su nombre. Hasta una de sus máquinas voladoras aparece en un vídeo musical de Red Hot Chili Peppers.
Sin embargo, en sus tiempos no tenía tantos fans. Leonardo era diferente a sus contemporáneos y veía el mundo de una manera radicalmente distinta, más parecido a como tú lo ves. Además de escribir al revés, Da Vinci era zurdo, vegetariano y acostumbraba a comprar pájaros en los mercados sólo para disfrutar del placer de liberarlos de ir a parar a la sartén. Se ha especulado mucho sobre su vida privada o su sexualidad. Pero resulta irrelevante cuando estamos hablando de un hombre que, no habiendo sido solamente pintor, forma parte de los gigantes del Renacimiento con Rafael y Miguel Àngel. Fue peculiar hasta en su última voluntad, y sesenta mendigos acompañaron su cortejo fúnebre. Fue enterrado en la discreta capilla de San Huberto, en el Castillo de Amboise, aunque ahora se encuentra vacía, debido a que fue profanada durante la revuelta de los Hugonotes.
No puedo imaginar cómo sería que Leonardo da Vinci estuviera aquí, pero seguro que disfrutaría leyendo Desayuno con Fotones.

BONUS TRACK:
Recordarás que hace unos meses un “Salvator Mundi” se vendió por la mayor suma de dinero nunca ofertada por un cuadro. Pues probablemente te sorprenderá que el cuadro fue atribuido a Leonardo Da Vinci según Nicholas Hall de la galería Christie’s con, literalmente, “un consenso extraordinario”. Lo dicho, extraordinario.

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Edith y Florence con su padre, Johnstone Stoney

Placa de rayos X de la mano de un soldado herido durante la I GM
(Fuente: wikimedia)

Mapa que muestra los hospitales de campaña en los que Edith Stoney trabajó durante la I GM. (Fuente: wikipedia)

Edith Stoney (centro) en 1921 en el “King´s College for Women” de Londres

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