La mayoría de la gente ha oído hablar de Paul Dirac, pero pocos saben de Carl Anderson, quien, al observar huellas de partículas en una cámara de nubes, descubrió el positrón (Imagen: Annenberg Learner)
La mayoría de las personas con un interés más que pasajero en la física le dirán a quién se le ocurrió la idea de los quarks: Murray Gell-Mann.
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Ahora reúnanse en torno a la misma multitud que conoce a Gell-Mann y pregúnteles quiénes son Henry Kendall, Jerome Friedman y Richard Taylor. Es muy probable que dibujes principalmente miradas en blanco.
Sin embargo, “llegar a la idea” fue tan lejos como Gell-Mann fue en 1964 cuando él y George Zweig desarrollaron el concepto de forma independiente. Sin los experimentos de Kendall, Friedman y Taylor en 1968 en el Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), los quarks habrían seguido siendo una mera teoría, una voluntad de vida cuya existencia fue postulada con confianza pero nunca comprobada.
Temas similares proliferan a lo largo de la visión popular de la física. Todos conocen a Paul Dirac, quien conjeturó la existencia del positrón, pero ¿cuántos conocen a Carl Anderson y su colaborador Seth Neddermeyer que realmente lo encontraron? De manera similar, las personas saben que Wolfgang Pauli y Enrico Fermi declararon el requisito de una partícula fantasmal llamada neutrino en los años 30, pero pregunte a los entusiastas de la ciencia popular si conocen la persecución persistente del neutrino por Raymond Davis durante más de 30 años y probablemente Ver cejas tejidas. Finalmente, incluso hoy, un niño de escuela probablemente conocerá la predicción de Einstein de la inclinación de la luz de las estrellas por el campo gravitacional de una estrella, pero la verificación de este hecho por Arthur Eddington sería poco conocida.
Comencé a reflexionar sobre esta brecha vívida entre la apreciación del público de los teóricos frente a los experimentadores al leer una publicación del profesor de física Chad Orzel, quien, siguiendo el ejemplo de mi publicación sobre famosos físicos estadounidenses, señala convincentemente que, si bien los teóricos estadounidenses se quedaron atrás de sus homólogos europeos Hasta los años de la posguerra, eran casi iguales a los europeos incluso en la década de 1920. Su punto es que a menudo tendemos a enfatizar demasiado el papel de la teoría sobre el experimento.
Ahora no hay duda de que los propios físicos serían los primeros en reconocer el valor de los experimentadores; por ejemplo, Anderson, Davis y el trío Kendall-Friedman-Taylor fueron reconocidos por los Premios Nobel. Pero su reconocimiento en la mente pública varía de vago a inexistente. Esta brecha en la percepción es especialmente sorprendente dada la importancia singular del experimento en física y toda la ciencia, un paradigma central que ha sido la pieza central del método científico desde que Galileo (apócrifo) arrojó bolas de hierro desde la torre inclinada de Pisa. Richard Feynman rindió un brillante homenaje a la supremacía del experimento cuando dijo:
“En general, buscamos una nueva ley mediante el siguiente proceso. Primero lo adivinamos. Luego calculamos las consecuencias de la suposición para ver qué implicaría si esta ley que supusimos es correcta. Luego comparamos el resultado del cálculo con la naturaleza, con experimento o experiencia, lo comparamos directamente con la observación, para ver si funciona. Si no está de acuerdo con el experimento, está mal. En esa simple declaración es la clave de la ciencia. No hace ninguna diferencia lo hermosa que es su suposición. No hace ninguna diferencia lo inteligente que eres, quién lo adivinó o cuál es su nombre; si no está de acuerdo con el experimento, está mal “.
Un tributo aún más agudo y estruendoso a la experimentación provino del rey de la física experimental, completamente seguro de sí mismo, Ernest Rutherford. Su opinión de los teóricos era que “juegan juegos con sus símbolos, pero resultamos los hechos reales de la Naturaleza”. Y se dice que advirtió a los estudiantes capaces que trabajan bajo su tutela, nueve de los cuales ganaron premios Nobel, por no “dejarme atrapar a nadie hablando del Universo”.
Rutherford fue el último experimentador y Feynman fue el último teórico, pero Feynman era muy consciente de cómo un experimento bien concebido es realmente lo único que puede hacer o deshacer una teoría. Irónicamente, la devaluación pública de los experimentadores se aplica al propio trabajo de Feynman. La teoría de la electrodinámica cuántica que desarrolló es quizás la teoría más precisa en física. Como un ejemplo, puede calcular el momento magnético del electrón correctamente a 15 decimales sin precedentes. Pero nunca hubiéramos sabido esto si no fuera por los experimentadores que idearon experimentos cada vez más ingeniosos para medir el parámetro. Sin embargo, todos han oído hablar de Feynman, pero ¿quién ha oído hablar de Lamb, Kusch o Foley?
Me parece que hay al menos dos razones importantes por las cuales el público, a pesar de apreciar tácitamente el papel tan importante del experimento en física, no da a los experimentadores su debido reconocimiento. Primero está el éxito absoluto de la física teórica en descubrir los misterios más profundos del universo a través de la especulación en el sillón. Nadie puede dejar de asombrar a un Einstein o Bohr que, trabajando con algunos datos y lápiz y papel, divina grandes principios operativos para el cosmos en poco tiempo.
En comparación con sus esfuerzos basados en el pensamiento puro, los esfuerzos correspondientes de los experimentadores que se arrodillan, se cubren abundantemente las manos con grasa y pasan la mayor parte del tiempo soldando circuitos electrónicos y diseñando piezas de máquinas de precisión en un torno que suena aburrido y aburrido. Sin embargo, este trabajo mundano es un paso esencial hacia el gran final del duro descubrimiento de los hechos. Incluso la rara combinación de teórico y experimentalista aprecia esto; Por ejemplo, a pesar de sus contribuciones pioneras a la teoría, Fermi siempre dijo que su primer amor fue el experimento y que a menudo se lo encontraba realizando las tareas más mundanas.
Sin embargo, para ser justos, es difícil no admirar a los teóricos cuando muchos experimentadores, por ingeniosos que sean sus artilugios, “simplemente” validan cosas que los teóricos ya han dicho. Anderson podría haber descubierto el positrón, pero Dirac lo inventó primero . Eddington pudo haber observado la luz estelar desviada, pero Einstein simplemente la sacó de la nada basándose en lo que parecía especulación mágica.
En primer lugar, sin embargo, es muy importante darse cuenta de que todo el asombro por Einstein que sentimos con razón viene solo después del hecho, después de que miles de pruebas cada vez más exigentes de relatividad general han establecido la veracidad de la teoría más allá de cualquier duda. Como dijo Feynman, no importa cuán bonita se vea la teoría y no importa cuán brillante suene su creador, no es más que una hipótesis hasta que se verifique. Einstein no verificado habría sido un místico. Afortunadamente, el público parece haberse despertado gradualmente a la camisa de fuerza que el experimento feo de engrasar y soldar impone a la teoría elegante. Esto es más evidente en el declive de las versiones populares de la teoría de cuerdas; Después de un período de ascendencia sin aliento por parte de sus defensores, el público parece darse cuenta cada vez más del abismo entre la teoría y el experimento que el marco teórico de cuerdas muestra constantemente. La teoría de cuerdas es, de hecho, la prueba perfecta de la capacidad de un público informado para distinguir entre hechos y especulaciones, y hasta ahora los signos parecen prometedores.
En segundo lugar, también hay ejemplos sobresalientes de descubrimientos realizados por experimentadores que realmente no tenían precedentes teóricos. Eso es lo que hace que Rutherford y Faraday sean los dos físicos experimentales más grandes de la historia. Rutherford descubrió el núcleo atómico en 1908, pero a los físicos les llevó treinta años desarrollar una teoría concreta del núcleo. Del mismo modo, Faraday descubrió la relación perfecta entre la electricidad y el magnetismo, uno de los pocos ejemplos de unificación por experimento, pero Maxwell tardó hasta su muerte en presentar su teoría pionera del electromagnetismo. Los experimentadores a menudo siguen los pasos de los teóricos, pero las instancias en las que lideran el camino están tan llenas de creatividad y logros como el trabajo de un Einstein, Bohr o Feynman. E incluso cuando lo siguen, son los que cierran la brecha entre la idea y el hecho difícil.
La otra gran razón por la que el público parece minimizar el papel clave de los experimentos es el sesgo en la popularización de la física hacia la teoría. Y aquí al menos parte de la culpa debe recaer en los pies de los propios experimentadores. Por ejemplo, si reflexionamos sobre quiénes son los principales divulgadores de física en los últimos veinte años, los nombres que se nos ocurren incluyen a Brian Greene, Lisa Randall, Leonard Susskind, Brian Cox y Sean Carroll. Casi ningún experimentador hace la lista; Anil Ananthaswamy es uno de esos escritores raros que ha iluminado los heroicos esfuerzos de los experimentadores para validar teorías de vanguardia. En una publicación anterior mencioné cómo el público se ha alimentado con una tarifa de física cada vez más exótica y especulativa que tiende a influir en su opinión sobre lo que consideran los campos más importantes de la física. La cosmología y la teoría cuántica ocupan un lugar destacado en su lista, la física de la materia condensada y la biofísica ocupan un lugar bajo. Pero la teoría de la materia condensada sigue siendo más alta que el experimento de la materia condensada. La cosmología observacional todavía está en segundo plano ante las especulaciones sobre el Big Bang. Esto tiene que cambiar.
Si queremos mejorar la visibilidad pública de los experimentadores y colocar a los experimentadores en el lugar que les corresponde en el panteón de la física popular, la iniciativa principal debería provenir de los propios experimentadores. No hay duda de que la física experimental ha visto algunos avances sorprendentes en las últimas dos décadas, por lo que ciertamente no hay escasez de historias para contar. Por ejemplo, el año pasado, el Premio Nobel de física fue para Serge Haroche y David Weinland, quienes lograron hazañas asombrosas al atrapar iones y átomos y verificar algunas de las predicciones más extrañas de la mecánica cuántica. Sin embargo, ¿dónde están los libros que detallan estos éxitos? Hace tres años, el Nobel de física volvió a acudir a experimentadores que utilizaron los métodos más simples e ingeniosos para crear grafeno. Todavía no hay libros vívidamente escritos sobre estos experimentos. Hay muchos otros motivos, desde la observación de supernovas y astronomía de rayos X hasta la manipulación de moléculas de ADN individuales utilizando láseres, que se pueden capturar de manera productiva en libros de física populares. Además, la manipulación de estas herramientas para sondear las profundidades de los secretos de la naturaleza es tan emocionante para sus practicantes como el cálculo de la curvatura del espacio-tiempo es propio. Depende de quienes manejan hábilmente esta maquinaria para transmitir su placer personal de descubrir cosas al público.
El experimento es el árbitro definitivo de la ciencia y es una pena que la literatura de física popular actual no refleje este hecho tan importante. Los experimentadores y sus amigos periodistas ahora deben recoger el testigo y correr con él. Necesitan comunicar al público por qué las trampas de iones son tan fascinantes como los grupos de Lie, por qué incluso el edificio matemático más elegante puede desmoronarse ante la evidencia experimental confusa, por qué, en palabras de Rutherford, “los teóricos juegan juegos con sus símbolos mientras ellos son los que revelan los hechos reales de la naturaleza ”.
