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25/10/11 - DJ:

La compleja diversidad del universo

T.E.L: 7 min. 56 seg.


Sobre el libro "El quark y el jaguar" de Murray Gell-Mann.


Hace unos meses comenté aquí que cuando comencé a leer este libro saqué a relucir el tema en una conversación, mantenida en un viaje a Colonia, Uruguay. Frente a mí una pareja de colombianos. Les indico que el título de la obra es "El quark y el jaguar". ¿Qué es el quark? Grosso modo: todo lo observable parece estar compuesto por átomos. Éstos, a su vez, están compuestos por partículas fundamentales, como el protón, el neutrón y el electrón. Y, más allá de lo que nos hallan enseñado en el colegio, hay más partículas en el nivel subatómico. Los protones estarían conformados por partículas más fundamentales aún, llamadas Quarks. El autor del libro ganó el Premio Nobel de Física en 1969 por el descubrimiento de esas partículas.

El subtítulo del libro es "Aventuras en lo simple y lo complejo".

Entre título y subtítulo encontramos dos pares de términos: Quark-Jaguar, Simple-Complejo. Si tuviéramos que unir con una línea un término del primer par con otro del segundo par, ¿cómo estableceríamos la relación?
Por ejemplo, ¿es dable pensar que el quark es complejo y el jaguar es simple? ¿o será al revés?

Aquella pareja contestó lo primero. Y es lógico, aunque en realidad el libro está escrito pensando lo contrario. El quark es lo simple y el jaguar lo complejo.

Es lógico establecer relaciones como la de aquella pareja porque ni siquiera habían oído hablar del quark, pero sí sabían lo que es un jaguar. En definitiva su respuesta estaba asociada a la familiaridad de esos términos. Pero, ¿cómo evaluar la simplicidad-complejidad de las cosas?

Gell-Man comienza contando su encuentro con el felino en la jungla Chan Chich, al noroeste de Belice cerca de Guatemala y México, en 1985.
Dice Gell-Man que mientras caminaba por allí meditaba sobre el modo en que la mecánica cuántica podría emplearse para tratar con la individualidad. El hilo de sus pensamientos se rompió cuando a unos cien metros de él apareció una figura oscura. Era un jaguarundí.
Aquella experiencia, cuenta el físico, entró en resonancia con sus ideas sobre la individualidad y le hizo recordar un encuentro anterior, en 1956 cuando viajaba con su mujer por la ruta 99 y divisó un cóndor. Su observación de esas aves le hizo pensar que se reconocían por la falta de plumas (luego supo que los cóndores renuevan su plumaje cada año).

De alguna manera cuasi-Sartreana Gell-Man descubre esta individualidad en la mirada del otro, sea Jaguar que lo mira fíjamente o los cóndores que se reconocen entre sí. Hay allí quarks que forman átomos, moléculas, ADN. Pero hay también algo más.

A partir de allí el autor se sumerge en el apasionante tema de la identificación de la complejidad a través de ideas como la de sistemas complejos adaptativos y la información algorítmica. Aquí aborda la idea de compresión (o simplificación). Por ejemplo: 110110110110110110110110110. Esta cadena puede ser producida por un programa muy corto que imprima 110 un número de veces. El contenido de información algorítmica es muy bajo, aunque la cadena sea muy larga. Ahora pensemos en Pi...


Fig. 9 del libro El Quark y el Jaguar: Máxima profundidad posible representada como función aproximada del contenido de información algorítmica.


Así que de allí nos hablará de la no computabilidad, Gödel, procesos estocásticos, Método Monte Carlo. Prepara así el escenario para la estocada final al por qué la incertidumbre algorítmica o contenido de información no se ajusta plenamente a la idea de complejidad. Para eso relata el famoso cuento de los monos escritores que golpean las teclas de máquinas de escribir de manera estocástica.


Captura del capítulo 17, temporada 4, de Los Simpsons, titulado "Última salida a Springfield"


Luego aborda el tema del aprendizaje del lenguaje y en el capítulo 7 nos habla de La empresa científica. ¿Qué es ser un físico? y luego aborda el tema de la Teoría, ilustrándolo con la Ley de Zipf.
También señala la cuestión de la jerarquías de las ciencias, el lugar de la matemática y la física. Todos son prolegómenos que intentan sentar ciertas bases para lo que sigue: el universo cuántico.

Segunda parte: El universo cuántico
En la segunda parte del libro, Gell-Man pasa revista a las teorías de la física moderna: el modelo estándar, las supercuerdas. Ah, y los hoy muy de boga neutrinos!

Al respecto, menciona el famoso poema de John Updike titulado Cosmic Gall ("Descaro cósmico"):
Los neutrinos son muy pequeños.
No tienen carga ni masa
Y no interaccionan en absoluto.
La Tierra es sólo una tonta pelota
Para ellos, que la atraviesan como si nada.
Como una doncella por un salón impoluto,
O como fotones por una lámina de cristal,
Desprecian el gas más exquisito,
Ignoran la pared más sustancial.
Hombros de acero, latón resonante,
Insultan al semental en su establo,
Y, burlándose de las barreras entre clases,
¡Se infiltran en ti y en mí! Como altas
E indoloras guillotinas, caen
Sobre nuestras cabezas en la hierba.
Por la noche, entran en Nepal
Y traspasan al amante y a su amada
Desde debajo de la cama -dices que es
Maravilloso, yo digo que es grosero.
(1)

El descubridor de los quarks señala que "Resulta tentador permitirse una licencia científica y sustituir en la tercera línea 'no' por 'apenas'.)".

Tercera parte: Selección y adaptación
En estos capítulos Gell-Man habla de la selección en la evolución biológica, del aprendizaje y el pensamiento creativo, superstición y escepticismo, máquinas que aprenden.
Me detengo aquí en el tema del pensamiento creativo. Allí relata "La historia del barómetro", referida por Alexander Calandra, de la lectura de Current Science, Vol. 49, Nº 14, 6-10, 1964.
Basta con hacer una rápida búsqueda en internet para dar cuenta de la famosa anécdota de "¿Cómo calcular la altura de un edificio con un barómetro?". Quienes no la conozcan búsquenla en la web. Es muy creativa.

Entre las muchas veces que la historia es repetida, algunas señalan que la anécdota relatada por Calandra no le pertenece, sino que el educando al que se hace referencia no era otro que Niels Bohr y el profesor consultado Sir Ernest Rutherford. Para leer la historia señalo este enlace en Ciencianet. Ver el comentario allí de Marcelo Dos Santos (Axxón).

Ahora bien, al margen del origen y veracidad de la historia, es una buena manera de abordar un tema de física a través de un experimento que podría hacerse con mucha facilidad. Existen en la actualidad varios dispositivos electrónicos capaces de medir la presión atmosférica: desde relojes a estaciones meterológicas de diversas características y valores económicos.



Yo poseo un dispositivo -como el que se ve aquí arriba- que funciona como brújula digital, barómetro, altímetro, calendario (fecha/hora), pronóstico del clima (con íconos). Y vivo en un edificio, así que manos a la obra:
En la planta baja los datos fueron:
22-10 13:58
26,9ºC
759,7 mmHg
Altura 0 metros.

La altura que se indica es la absoluta que se establece manualmente. Para la Ciudad de Buenos Aires, en realidad, aunque se suele decir que está al nivel del mar, no debería ser cero.

En el piso 14 los datos fueron:
22-10 14:05
26,6º
756 mmHg
39m

Hay un piso más, la azotea, a la que no se puede acceder sin previo aviso al encargado ya que hay una reja cerrada con llave. No lo creí necesario.

Ahora, ¿Cómo saber si la altura medida por el aparato es correcta?
Una primera posibilidad es medir la altura de un departamento, igual a la altura de un piso (2,5 m) y multiplicar por 15 (PB+14 pisos). 15*2,5= 37.5 metros.

La otra es un poco más difícil, pero no para tanto. La expone Juan Miguel Suay Belenguer en su web sobre el Estudio de la variación de la presión y la temperatura de la atmósfera terrestre con la altitud.

Por otro lado, la utilización de una brújula digital requiere de una calibración que incluye el ingreso manual del dato de la declinación magnética. Y la presión, altura y temperatura se pueden expresar en diferentes unidades. Temas que bien podrían ser tratados en una clase de física a través de experimentos de la vida cotidiana.

Ah... y por qué no poner a prueba o considerar los datos de Google Earth:


Aquí muestro una captura de pantalla de GE en la que figura un modelo 3D del edificio en el que vivo. Para las calles la elevación es de unos 35m (varía, lo que es evidente si uno camina por la Av. San Juan en el barrio de San Cristóbal de Buenos Aires. Las piernas se quejan!).
Si me posiciono en la azotea del edificio la elevación es de 78 metros. Si se tratara de una medida absoluta, la altura del edificio sería 78-35=43 m.

Cuarta parte: Diversidad y sostenibilidad
En estos capítulos el físico hace un llamado a la preservación de las diversidades biológica y cultural. En sus propias palabras:
"Pero los humanos, a través de la procreación combinada con un elevado impacto ambiental por persona (especialemnte por persona rica), han dado inicio a un episodio de extinción que podría acabar siendo comparable en destructividad con alguna de las grandes extinsiones del pasado".
En otro párrafo, señala también: "Desde el punto de vista científico, es esencial mantener la investigación a largo plazo, que no proporciona resultados inmediatos pero sí duraderos. Pero, obviamente, la conservación no siempre puede esperar".

Es posible que algún lector interprete estas afirmaciones como "exageradas". Puedo estar de acuerdo en no caer en alarmismos. Empero, es posible que en pos de no excedernos en afirmaciones grandilocuentes caigamos en la inmovilización. En todo sentido. No nos movemos al lugar de los hechos. Y ojos que no ven bosques arrasados por la deforestación, corazón que no siente, mente que no exagera, sino que ridiculiza. Tomar conciencia del impacto ambiental (especialmente el verdaderamente innecesario) implica también movilizarse en otro aspecto.

El Quark y el Jaguar es un libro movilizante en todo sentido y sobre una multiplicidad de temas. Genera la necesidad de consultar otras fuentes, de poner en práctica una ley a través de datos diversos (como con la Ley de Zipf), de plantearnos formas diferentes de resolver problemas y, en particular, de evaluar lo simple y lo complejo.

Es, además, un paseo por la física moderna y la visión particular de un físico galardonado, sin que por eso debamos rendirle culto o coincidir a pie juntillas con sus ideas. De hecho, en el capítulo sobre superstición y escepticismo, Gell-Man recuerda el lema de la Royal Society de Londres: Nullius in verba. La frase puede ser traducida e interpretada de muchas maneras, pero el autor elige pensar que significa "no hay que creer en las palabras de nadie", como rechazo a la apelación a la autoridad, en favor a la apelación a la Naturaleza, la observación y experimentación de la ciencia natural.

Así que sepa el lector que el libro se lo recomiendo con ganas. Creo que es muy llevadero, aunque algunos pasajes sean algo más complejos, justamente, pero especialmente a quienes los temas señalados les resulten de interés. Una obra a la altura de las circunstancias, barómetro literario en mano.

En WebOfStories hay videos (en inglés) de entrevistas a Gell-Man sobre de qué trata el libro y cómo fue escribirlo, entre otros tópicos.


Ficha del libro
El quark y el jaguar: aventuras en lo simple y lo complejo
Murray Gell-Mann
Tusquets Editores
6º edición: mayo de 2007
413 páginas
ISBN: 978-84-7223-844-2
Ver en Scribd

Nota escrita para el XXIV Carnaval de la física, en esta edición hospedado por este blog. Para unirse y leer las entradas existe una red social en Ning.



Fuentes y links relacionados

  • (1) El texto en el libro en mi posesión, traducido por Ambrosio García y Romualdo Pastor, indica "craso" en lugar de "grosero".


Sobre las imágenes

  • Última salida a Springfield en vxv.
  • Fig. 9 de El Quark y el Jaguar. Crédito: Tusquets Editores.


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