Robert P. Crease preguntó a los
lectores de la revista Physics World cuál era el experimento físico más hermoso. Cinco de los diez más populares
no aportan ninguna novedad, sólo confirman que una teoría científica no es
conocimiento especulativo; y esa es la diferencia entre la ciencia y otras
formas de conocimiento. ¡No es poco! Voy a comentarlos.
Los científicos griegos del primer milenio antes de
Cristo tenían pruebas para suponer que la Tierra era esférica; pero había que demostrarlo
y medir su tamaño. Hace dos mil trescientos años Eratóstenes observó que,
durante el solsticio de verano al mediodía, en un lugar del trópico (Siena, la
actual Asuán), un palo no proyectaba sombra; pero sí la daba, un palo idéntico,
en Alejandría, en el mismo momento: la única explicación posible consistía en
que la Tierra fuera una esfera. Un ayudante contó los pasos que separaban ambas
ciudades: con ese dato y el tamaño de la sombra (siete grados) calculó la
longitud de la circunferencia terrestre.
Newton había ideado una teoría de la gravedad, según la
cual dos objetos cualesquiera, astronómicos o terrestres, se atraían. ¿Sería
cierto? Cavendish lo comprobó en 1798: en su laboratorio midió la fuerza con
que se atraían dos bloques.
Louis de Broglie
sugirió que los constituyentes de la materia, los electrones, protones y
neutrones, no sólo eran partículas, o sea, minúsculas bolitas, sino también ondas. Jönsson, en 1961, hizo
pasar un haz de electrones por dos rendijas paralelas y observó en la sombra, no
dos rayas, sino un conjunto de rayas claras y oscuras: los electrones mostraban
la conducta de las ondas.
La electricidad que
circula por un cable metálico consiste en un flujo de partículas elementales de
electricidad que hemos llamado electrones. Millikan lo demostró en 1909: midió
la carga de cada uno de los electrones que portaban unas gotitas de aceite.
Un observador iletrado afirma que el Sol gira alrededor
de la Tierra y así lo creyeron los humanos por milenios, hasta que Aristarco
primero y después Copérnico, Kepler y Galileo aseguraron que la Tierra, y no el
Sol, giraba: había que comprobarlo. Bernard Foucault, en 1851, colgó una enorme
esfera metálica de la cúpula del Panteón de París y la hizo oscilar; si la
Tierra permaneciese quieta no notaríamos cambio alguno, pero si el planeta
girase, el plano de oscilación del péndulo también lo haría. Reconozco que
siempre que contemplo un péndulo de Foucault (el del planetario de La Coruña es
precioso) quedo maravillado.
8 comentarios:
Estimado Epi: Como físico que es, supongo que me podría solucionar una duda con respecto al péndulo de Foucault, de la que no encuentro respuesta.
Es evidente que si uno deja oscilar un péndulo sobre un plano perpendicular a la superficie terrestre, cuando ésta se mueva, el movimiento relativo a la tierra será el que se observa en el Péndulo de Foucault (no sabría dar nombre a ese movimiento). Sin embargo, no veo cómo se puede poner en marcha ese movimiento desde la superficie de la tierra (a no ser que intencionadamente se haga oscilar el péndulo ligeramente hacia un lado): Si antes de soltar el peso, éste se está moviendo con la tierra... ¿Cuando se suelte, no mantendrá ese movimiento por inercia, y oscilará en un plano que rote con la tierra, de modo que ese plano se mostraría inmóvil para nosotros?
No sé si me habré explicado con la suficiente claridad. Espero que sí. Disculpe por la molestia, pero agradeceré la respuesta.
Estimado amigo
Imagínate que has construido y colocado un péndulo de Foucault en el polo norte. Puedes describir el movimiento del péndulo desde dos lugares diferentes; en un helicóptero que permanezca encima del polo, o bien en el suelo en las proximidades del péndulo; en cada caso describirías el movimiento y las fuerzas que lo causan de forma diferente.
En el primer caso: observarás que el péndulo oscila en un plano que permanece inmóvil, aunque debajo de él la Tierra gire. No existe ninguna fuerza diferente a la gravedad (que hace oscilar al péndulo).
En el segundo caso: el plano de oscilación y con él el péndulo y tú giráis una circunferencia completa cada veinticuatro horas (además de la fuerza de gravedad, introducimos una fuerza de inercia para explicar el movimiento).
Entiendo que en el primer caso se describe de una manera mucho más sencilla el movimiento: al péndulo no le anima ningún movimiento adicional, todo se reduce a que la Tierra gira debajo de él.
En cualquier lugar diferente del polo, el análisis se complica.
Afectuosamente,
Epi
¿Es decir (disculpe mi ignorancia) que si el péndulo de Foucault nunca se hubiese dejado oscilar fuera del polo norte desde el suelo, no habría servido para demostrar nada, verdad? (Porque el plano de oscilación rota con la tierra)
No erraré al suponer entonces que ese "En cualquier lugar diferente del polo, el análisis se complica" es la razón por la que se el péndulo sí demuestra la rotación de nuestro planeta, ¿Cierto?
Estimado amigo
No es cierto.
En el polo se demuestra perfectamente la rotación del planeta, porque si la Tierra no girase el plano de oscilación del péndulo permanecería inmóvil tanto para el observador del helicóptero como para el observador en el suelo; y eso no sucede.
El observador en el helicóptero dice que el plano de oscilación del péndulo no gira, porque es la Tierra la que gira.
El observador del suelo sabe que el plano de oscilación del péndulo no gira, pero quiere explicar lo que ve desde su punto de vista: argumenta entonces que el plano del péndulo gira (aunque sabe que no gira sino que es la Tierra la que lo hace).
Cordialmente
Epi
"Si antes de soltar el peso, éste se está moviendo con la tierra... ¿Cuando se suelte, no mantendrá ese movimiento por inercia, y oscilará en un plano que rote con la tierra, de modo que ese plano se mostraría inmóvil para nosotros?"
Si no me equivoco, Juanito, eso no ocurrirá porque efectivamente, la inercia hará que el péndulo se mantenga oscilando en el plano en que fue soltado... Pero ese plano no es con respecto a la tierra que tiene debajo, sino al sol. Es decir, que técnicamente el péndulo no oscila en un plano inmóvil respecto al "espacio vacío quieto" (en un sentido newtoniano), sino inmóvil con referencia al sol. Si hubiera un vacío absoluto y estático, desde él se percibiría una rotación del plano en el que oscila el péndulo, de período anual.
Pd: Corrígeme si me equivoco, Epi. No soy ningún experto.
Y muchas gracias por el blog tan interesante que tienes
Estimado amigo:
Como muy bien has adivinado para explicar cualquier movimiento el problema se centra en el sistema de referencia que usa el observador para medirlo. ¿Dónde se coloca el observador? ¿En la Tierra que está en movimiento, en el Sol que está en movimiento, en el centro de la galaxia que también está en movimiento?
Para muchos de los movimiento de la Tierra es útil tomar como sistema de referencia la propia Tierra (suponemos quieta la Tierra); para los movimiento en el sistema solar, es útil tomar como referencia el Sol (suponemos quieto el Sol), para los movimientos en la galaxia es útil tomar como sistema de referencia el centro de la galaxia (lo suponemos quieto). Y digo quietos porque cuando el observador tiene un movimiento de rotación se complica mucho el análisis (las leyes de Newton se aplican sólo a los observadores inerciales, o sea, sin aceleraciones); por eso usé un sistema de referencia situado en el polo. No es necesario tomar como sistema de referencia el Sol; aunque no existiese el Sol podríamos usar otro sistema de referencia inercial.
Saludos afectuosos de Epi
A propósito del experimento de Jönsson, he leído que cuando el haz de electrones se somete a observación para comprobar por dónde pasa cada electrón, deja de darse un patrón de interferencia como resultado y los electrones se comportan como "minúsculas bolitas". Ese hecho me recuerda a los experimentos de Robert Jahn estudiando la posible influencia de la voluntad sobre los resultados de una secuencia aleatoria de 200 bits. Suelen descartarse sus conclusiones, pero sus datos son sus datos. ¿Tendrá el estimado Epi alguna opinión formada al respecto? Si así fuera, agradecería que le dedicase unas líneas. Muchas gracias.
Estimado amigo
¿Qué significa observar los electrones? Que interaccionan con fotones de luz que después un aparato pueden detectar. De los resultados de la detección podemos colegir la rendija por la que pasó el electrón. Como resultado de la interacción con los fotones se destruye el patrón de interferencia de los electrones. Este es el significado del experimento. Nada más, nada menos. Un capítulo del magnífico librito del nóbel Richard Feynman “El carácter de la ley física” se dedica a describir el experimento que, según el autor, refleja el carácter contradictorio de la mecánica cuántica.
No conozco extensivamente los experimentos de los que me hablas (la parapsicología no es una ciencia); pero sí sé que los datos de Robert Jahn no están validados por la comunidad científica (eso quiere decir que ni son reproducibles por otros investigadores, ni la metodología de trabajo es correcta): por lo tanto son falsos.
Cordiales saludos de Epi
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