Esta semana celebramos los 100 años de la publicación de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, una de las cumbres de la historia de la ciencia (que culminará con el evento organizado por la publicación de ciencia Materia en Madrid este próximo miércoles, 25 de noviembre).
Tras la entrada del pasado viernes, en la que Walter Isaacson, autor de la gran biografía de Einstein, nos introducía a la relatividad general, hoy nos remontamos a diez años antes, cuando, durante su annus mirabilis de 1905, Einstein presentó la teoría de la relatividad especial, de la que se deriva la que es probablemente la ecuación más famosa de toda la ciencia, E = mc².
Precisamente esa fórmula da título al libro de Brian Cox y Jeff Forshaw ¿Por qué E = mc²? (Debate, 2013), de cuya presentación se extrae este breve vídeo en el que Cox explica otro de los sorprendentes resultados derivados de la relatividad especial, la dilatación temporal, recurriendo a un ingenioso experimento mental ideado por el propio Einstein.
Quiero hablar un par de minutos sobre la relatividad, porque es una hermosa parte de la ciencia. Y está muy de actualidad, porque hace dos semanas se llevó a cabo un fantástico experimento —se publicaron los resultados del experimento, quiero decir— que confirmó por primera vez con una precisión elevadísima, la confirmación de mayor precisión que hemos tenido nunca, que Einstein no se equivocó.
Su teoría de la gravedad pasó la prueba del experimento más preciso que hemos sido capaces de llevar a cabo, y quería hablar brevemente sobre los resultados de ese experimento, que se publicaron hace solo dos semanas.
De hecho, el experimento se ideó en la década de los años sesenta, por lo que algunos de estos científicos han dedicado todas sus carreras, 50 años, a obtener estos resultados. Pero antes, la relatividad.
Hay una manera muy bella y sencilla de describir lo que es. Este es Albert Einstein. Einstein era un genio porque pensaba de manera muy sencilla, a menudo en imágenes, sobre el funcionamiento del mundo. Y lo que lo tenía fascinado a principios del siglo XX, alrededor de 1905, era un resultado obtenido por un físico escocés llamado James Clerk Maxwell, quien predijo —aunque no fue consciente de ello entonces— que la luz viaja a la misma velocidad con independencia de cómo la miremos.
Es una predicción un poco extraña. Básicamente, lo que estoy diciendo es que, si vuelo hacia ese foco a la velocidad de la luz, o, pongamos, a un 75% de la velocidad de la luz —salgo volando hacia el foco—, la luz me dará en la cara a la velocidad de la luz. No al doble, o 1,75 veces, de la velocidad de la luz, sino a la velocidad de la luz.
Es un predicción muy extraña, pero se deduce de la física teórica del siglo XIX, de experimentos sobre electricidad y magnetismo. Einstein fue la primera persona en tomársela verdaderamente en serio, y decir: ¿Qué implica esto? ¿Qué sucede si decimos que la naturaleza se comporta así, si, con independencia de cómo me mueva respecto a ti, ambos vemos la misma velocidad de la luz?
Para entender las consecuencias, ideó un precioso experimento mental que les puedo contar en un minuto y resume lo esencial de la relatividad.
Imaginó un objeto que llamó «reloj de luz». Supongamos que tengo un reloj muy extraño, compuesto solo por dos espejos, colocados así. Y mi péndulo es la luz, que rebota entre los dos espejos. Podemos imaginar un tic, dos tics; un segundo, dos, tres segundos… Funciona como un reloj de alta precisión.
Pero recordemos que hemos quedado en que todos vemos la misma velocidad de la luz, con independencia de cómo nos estemos moviendo. ¿Qué sucede si subo, literalmente, el reloj al escenario, y lo llevo de un lado a otro? ¿Qué es lo que ven ustedes?
Ven que el reloj marca el tiempo pero, como me estoy moviendo, ven algo que se parece más a esta otra imagen, porque partí desde allí y he caminado hasta aquí. La luz, desde su punto de vista, rebotó así, trazando un triángulo.
¿Qué implica eso? Si es realmente cierto que todos estamos de acuerdo en la velocidad de la luz, que todos vemos que es la misma, entonces ustedes verán que el reloj marca el tiempo más lentamente que yo.
¿Por qué? Porque la luz ha tenido que recorrer una distancia mayor para dar un tic que cuando el reloj estaba en reposo. Esa es la predicción. Una predicción muy extraña, según la cual los relojes en movimiento van más despacio, el tiempo se ralentiza si uno se mueve (desde su punto de vista, al ver cómo me muevo por el escenario).
Resulta que eso es correcto, que es cierto. De hecho, el factor por el que se ralentiza, que viene dado por esta ecuación de aquí, se puede calcular utilizando el teorema de Pitágoras.
Y la razón por la que les muestro la ecuación es para que lo vean —el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos, como ya saben— para que puedan ver los cuadrados, las raíces cuadradas y todo eso… Ese el resultado que se obtiene al hacer los cálculos.
Es algo fascinante: esa ecuación se utiliza en los sistemas de navegación por satélite (GPS).
Cuando usted se monta en su coche, enciende el GPS y se pone en marcha, el GPS funciona, básicamente, midiendo diferencias temporales, entre relojes situados en satélites y otros que están sobre la superficie terrestre. Los satélites se mueven respecto a la superficie, y están muy arriba, por lo que la gravedad es ligeramente más débil. Resulta que eso significa que el tiempo pasa a una velocidad distinta.
¿Cuánta es la diferencia? Einstein predijo hace cien años que sería de unos 36.000 nanosegundos por día. (Un nanosegundo es una mil millonésima parte de un segundo.) No parece mucho, 36.000 nanosegundos, pero la luz recorre 30 centímetros en un nanosegundo, lo que significa que el GPS acumularía un error de 36.000 veces 30 centímetros en su medición de la posición. Que equivale a unos diez kilómetros.
De manera que la posición del GPS cambiaría en diez kilómetros al día si no tuviésemos en cuenta este efecto, que Einstein calculó en 1905 imaginando un reloj de luz con dos espejos. Una preciosa parte de la física que encontró aplicación un siglo después en la navegación por satélite.
Sean Carroll, físico teórico en Caltech y autor de La partícula al final del universo y Desde la eternidad hasta hoy, es también un apasionado y elocuente polemista, defensor del pensamiento naturalista, según el cual «no existe más que un único dominio de la existencia, el mundo natural, cuyo comportamiento se puede estudiar mediante la razón y la investigación empírica».
Carroll está actualmente trabajando en su próximo libro, The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself, que será, en sus propias palabras, «un ambicioso intento por conectar nuestras vidas cotidianas con las leyes de la naturaleza», en el que también tratará de entender «el significado y la moralidad en un universo que carece de un propósito trascendente».
Este sugerente vídeo recoge parte de su intervención en un debate junto a Michael Shermer, racionalista como él, y Dinesh D’Souza e Ian Hutchinson, defensores de una visión religiosa del mundo. En él, Carroll expone «cómo los naturalistas como yo encontramos un sentido para nuestras vidas finitas, sin necesidad de buscar orientación en el mundo exterior».
Transcripción
Venimos aquí por razones similares. Compartimos preocupaciones. Nos hacemos el mismo tipo de preguntas: ¿Cuál es la naturaleza fundamental de la realidad? ¿Cuál es el papel de la humanidad en el cosmos?
Y es por eso que siempre seguiré siendo obstinadamente optimista en que a través del debate, la razón y la racionalidad podemos avanzar de verdad, al menos, hacia el entendimiento, cuando no hacia el acuerdo.
No obstante lo anteior, religión y ciencia han ido por caminos distintos a lo largo de los años. Hace 500 años este debate no se hubiera celebrado; no había límite entre lo que ahora llamamos ciencia y religión, sólo había intentos de entender el mundo.
Y lo que pasó es que apareció la ciencia al desarrollar técnicas, metodologías para obtener un conocimiento fiable sobre el mundo, y el conocimiento fiable que obtuvimos era incompatible con algunos supuestos de la creencia religiosa.
Lo básico que hemos aprendido haciendo ciencia durante 400 años es algo llamado «naturalismo»: la idea de que solo hay una realidad, no planos separados entre lo natural y lo sobrenatural, que solo hay una existencia material y que formamos parte del universo, de ningún modo podemos mantenernos fuera de él.
Y el modo en que la ciencia llegó ahí es, básicamente, advirtiendo que los humanos no somos tan inteligentes, no somos perfectamente lógicos. Como seres humanos estamos sujetos a todo tipo de sesgos y limitaciones cognitivas: solemos caer en el pensamiento ilusorio, vemos patrones donde no los hay…
Y en respuesta a esto, la ciencia desarrolla técnicas para dotarnos de verificadores de la realidad, para no dejarnos creer cosas que la evidencia no sustenta.
Una de ellas es simplemente el «escepticismo», del que habrán oído hablar. A los científicos se nos enseña que debemos ser los críticos más duros con nuestras propias teorías. Los científicos tratan de refutar continuamente sus ideas favoritas. Es un modo llamativo de hacer las cosas, algo contrario al sentido común, pero nos permite resistir la tentación del pensamiento ilusorio.
La otra técnica es el «empirismo». Nos dimos cuenta de que no somos tan inteligentes como para conseguir verdadero conocimiento solo con pensar sobre ello. Tenemos que ir por ahí y observar el mundo.
Y lo que hemos hecho durante los últimos 400 años es darnos cuenta de que los humanos
no estamos separados, que el mundo es una cosa, el mundo natural, y puede ser entendido.
Esto es muy poco intuitivo, esta afirmación no es en absoluto obvia.
Cuando hablas con una persona, tiene pensamientos, sentimientos y reacciones.
Pero, cuando hablas con una persona muerta, un cadáver (siento ponerme morboso),
no logras esas mismas reacciones, esos pensamientos y emociones.
Es muy natural, de sentido común pensar que una persona viva posee algo que un cadáver no. Algún tipo de espíritu, un alma que la anima o una fuerza de vida. Pero resulta que esta idea resulta no se sostiene ante un escrutinio más detenido.
Estás hecho de átomos. Estás hecho de células que están hechas de moléculas hechas de átomos y, como físicos, sabemos como se comportan los átomos.
Las leyes de la física que gobiernan los átomos han sido se comprenden por completo. Pon un átomo en ciertas circunstancias, dime cuáles son y, como físico, te diré qué hará el átomo.
Si crees que los átomos de tu cerebro y tu cuerpo actúan de manera distinta en una persona viva que en una roca o cristal, lo que estás diciendo es que las leyes de la física son incorrectas, que es necesario modificarlas debido a la influencia de un espíritu, un alma o algo similar.
Eso puede ser cierto —la ciencia no lo puede refutar—, pero no hay evidencia de que lo sea. Y se logra un marco explicativo más potente asumiendo que solo se trata de átomos obedeciendo leyes físicas.
Este tipo de razonamiento es un gran paso hacia el «naturalismo».
Por supuesto, podría seguir. Podríamos hablar sobre cosmología moderna y el origen del universo; podríamos hablar sobre neurociencia y sobre qué es la conciencia, etc. Pero no quiero hacerlo ahora mismo, quizá podamos hablar de ello más tarde…
No quiero hacerlo ahora básicamente porque es un poco aburrido. Y la razón por la que es aburrido es que la discusión se ha terminado. Hemos llegado a una conclusión: el naturalismo ha ganado.
Si vas al departamento de física de cualquier universidad y escuchas sus charlas o lees sus documentos, o a cualquier departamento de biología o neurociencia, cualquier departamento de filosofía, personas cuyo trabajo consiste en explicar el mundo y proponer marcos conceptuales que concuerden con lo que ven, nadie menciona a Dios.
La gente cuyo trabajo es explicar lo que ocurre en el mundo nunca recurre al reino sobrenatural. Todos saben que las explicaciones naturalistas son las que funcionan.
Y aun así, aquí estamos. Teniendo este debate. ¿Por qué lo estamos teniendo? Porque, sin duda, la religión les habla a las personas por otros motivos distintos al de explicar lo que ocurre en el mundo.
La mayor parte de la gente se vuelve religiosa no porque la religión ofrezca la mejor teoría cosmológica o biológica, sino porque les proporciona propósito y sentido a sus vidas, un sentido del bien y el mal, una comunidad, una esperanza.
Así que, si uno quiere decir que la ciencia ha refutado la religión, necesita que la ciencia hable sobre eso.
Y sobre eso tengo buenas y malas noticias. La mala noticia es que al universo no le importas en absoluto. El universo esta hecho de partículas elementales que no tienen inteligencia, no juzgan, no tienen sentido del bien y del mal.
Y el miedo, la ansiedad existencial, es que si el propósito y el sentido no nos vienen dados por el universo, entonces no pueden existir.
La buena noticia es que ese miedo es un error. Existe otra opción: que nosotros le damos un propósito y sentido en el mundo. Si quieres a alguien, no es porque ese amor haya sido puesto en ti por algo externo, sino porque lo has creado dentro de ti. Si te portas bien con alguien, no se debe a instrucciones recibidas, sino a la opción que has escogido.
Este es un mundo siniestro. Uno debería sentirse profundamente afectado al pensar que al universo no le importa, que no le juzga. Pero también es liberador el reto de crear vidas que merezcan ser vividas.
Nunca he conocido a Dios. Nunca he conocido ningún espíritu o ángel. Pero he conocido humanos, muchos de ellos gente maravillosa. Y de verdad creo que si aceptamos el universo por lo que es, si abordamos la realidad con la mente y el corazón abiertos, entonces podemos crear vidas que merezca mucho la pena vivir.
[Hoy, 13 de octubre, segundo martes del mes, se celebra como cada año el Día de Ada Lovelace, que pretende conmemorar con toda una serie de eventos en distintos lugares del mundo la figura de la que muchos consideran la primera programadora de la historia, y a través de ella las aportaciones de las mujeres a la ciencia, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas. Desde Por amor a la ciencia nos sumamos a la celebración publicando extractos del capítulo que María José Casado le dedica en su libroLas damas del laboratorio (Debate).]
En 1979 el Departamento de Defensa de Estados Unidos daba el nombre de Ada a su lenguaje de programación informática como forma de reconocer la contribución de una mujer pionera de la cibernética, que hace más de ciento cincuenta años trabajó en el primer ordenador de la historia, la Máquina Analítica diseñada por Charles Babbage.
Augusta Ada Byron, más tarde condesa de Lovelace y única hija legítima del poeta lord Byron, nació en Londres el 10 de diciembre de 1815. George Gordon Byron se había casado con Annabella Milbanke el 2 de enero de ese mismo año, quizá en un momento en el que quería normalizar su vida irregular, que escandalizaba a sus contemporáneos.
El famoso poeta tenía entonces veintisiete años y había heredado el título nobiliario a los diez, tras una infancia pobre y penosa en Escocia, abandonado por su padre y con el lastre de un pie deforme que le humillaba y que compensaba con unos modales exagerados.
A edad tan temprana e instalado en la casa señorial de Newstead Abbey, Byron se inició en la bebida, el sexo y todo tipo de excesos de la mano de la niñera May Gray, a lo que puso fin el abogado de la familia, John Hanson, que le encauzó en los estudios en Harrow y en el Trinity College, y se encargó de que tratasen adecuadamente el pie.
Ingresó en la Cámara de los Lores a los veintiún años y llevó una vida bohemia con deudas, romances con mujeres de todas las edades y estados y con algunos hombres, viajes por el Mediterráneo y escándalos, como su relación con su hermanastra Augusta Leigh, fruto de la cual se especulaba que era la hija de ésta, Medora. Por no mencionar sus escritos, que eran un cántico de rebeldía y publicaba el editor John Murray ensalzando unos ideales románticos que chocaban con la realidad inglesa de entonces.
A la madre de Ada le habían llamado «princesa del paralelogramo » por sus aficiones científicas. Había estudiado álgebra, geometría y astronomía, al igual que su madre, lady Noel, pues era señal de prestigio entre las clases nobles.
Separación definitiva
A los pocos meses de la boda, Byron volvió a su vida disoluta, entre otros motivos, por el difícil entendimiento que tenía con su esposa, a lo que se añadían ciertos problemas financieros. Cuando nació su hija Ada, once meses después de la boda, la relación de la pareja era muy mala. Al mes del nacimiento, Annabella abandonó a Byron y se llevó a su hija, entre rumores de que el poeta había vuelto con su hermanastra Augusta, con la que se decía que mantenía relaciones incentuosas.
Las esperanzas de Byron de arreglar su matrimonio se vieron cortadas de raíz, por lo que acabó por firmar la separación y se marchó de Inglaterra, adonde no volvería nunca. Vivió primero en Ginebra, formando parte del círculo intelectual de los Shelley, y tuvo otra hija en enero de 1817, Allegra, con Claire Clairmont.
[Su madre] quiso darle [a Ada] una educación para que fuera una mujer cultivada y encaminada hacia la ciencia; así esperaba alejarla en lo posible del mundo de las letras, en el que su padre era notorio
Mientras tanto Annabella se encargó de que el padre no volviera a ver a Ada y de eliminar de la vida de la niña el menor rastro de la presencia paterna. También quiso darle una educación para que fuera una mujer cultivada y encaminada hacia la ciencia; así esperaba alejarla en lo posible del mundo de las letras, en el que su padre era notorio. Byron era entonces repudiado, y no sólo por su esposa, sino por la sociedad inglesa.
Sin embargo, el poeta había aceptado a Ada con alegría desde su nacimiento, por lo que sufrió esta separación y el resto de su vida estuvo pendiente de la niña y preguntó por ella, aunque nunca consiguió volver a verla. Por eso la convirtió en uno de sus ideales inalcanzables y en musa de sus poemas, como en «Childe Harold’s Pilgrimage— III».
En «To Ada» escribe:
Es tu rostro como el de mi madre, mi hermosa niña ¡Ada!, ¿única hija de mi corazón? Cuando vi por primera vez tus azules ojos jóvenes, sonrieron, y después partimos no como ahora lo hacemos, sino con una esperanza.
Despertando con un nuevo comienzo, las aguas se elevan junto a mí; y en lo alto los vientos alzan sus voces: me voy, ¿adónde? No lo sé; pero la hora llegará cuando las playas, cada vez más lejanas de Albión, dejen de afligir o alegrar mis ojos.
[…]
Una adolescente paralítica
Mientras tanto, Annabella, que tenía la costumbre de cambiar de casa con frecuencia, iba cambiando también de niñeras y profesores; especialmente celosa de los que pudieran tener influencia sobre su hija, en cuanto alguna hacía buenas migas con Ada, la sustituía por otra. La niña estudiaba latín y equitación. Cuando cumplió diez años, madre e hija recorrieron Europa durante dos años en coche de caballos. En Holanda, Alemania, Suiza, Francia e Italia fueron objeto de curiosidad en los círculos sociales, especialmente Ada, ajena al interés que despertaba, mientras su madre, mujer de gran fortuna, ejercía el papel de la viuda lady Byron, apellido que utilizará toda su vida.
Esta imaginativa matemática fue la única hija legítima del poeta romántico lord Byron, aunque la separaron de él a las pocas semanas de vida y nunca más volvería a verla. Ada también fue, siglo y medio antes de la gran revolución informática, la primera programadora de la historia.
Cuando regresaron a Inglaterra, Ada, con trece años, perdió la vista temporalmente, se quedó paralítica y sufría convulsiones, pero mantenía la mente despierta y dedicaba muchas horas a estudiar latín, lengua y fundamentos de ciencias, una tradición en las mujeres de su familia. También tocaba el arpa y hacía planetarios. Su madre, que se quejaba siempre de sus numerosas y al parecer imaginarias enfermedades, viajaba sin cesar por el país en busca de alivio en balnearios y centros con tratamientos de moda, un peregrinaje sanitario que ejercerá de por vida.
Ada fue una inválida toda su adolescencia, pero no se dejó abatir. El pastor protestante Francis Trench la describe a los dieciséis años como una joven muy inteligente de ojos grandes y expresivos y pelo oscuro y rizado como el de su padre. Aún llevaba muletas, estaba débil y tenía los nervios a flor de piel, pero quería ser matemática, y a eso se dedicaba con la ayuda de los ilustres profesores como William Frend, un antiguo y distinguido profesor de su madre, y luego de Augustus De Morgan, yerno del anterior. Su madre la acobardaba, expresándole el miedo de que aparecieran en ella los síntomas de las locuras paternas; con ello fomentaba la inseguridad de su hija y la dependencia de Ada hacia ella.
Presentación en la corte
A los diecisiete años Ada se libró de las muletas y empezó una nueva vida como las otras jóvenes de su edad. En mayo de 1833 fue presentada en la corte de Guillermo IV y la reina Adelaida en el palacio de Saint James. Fue un gran acontecimiento social al que acudieron las jóvenes de la nobleza de toda Europa, y estuvieron presentes con sus hijas y sobrinas los grandes políticos del momento, como el duque de Wellington, Tayllerand y el ministro británico del Interior —luego primer ministro— y primo de lady Byron, lord Melbourne.
El 5 de junio de ese año Ada conoció a un científico e inventor que tendrá una importancia decisiva en su futuro, Charles Babbage. Era un matemático viudo algo mayor que su madre, interesante y divertido en sociedad, que gozaba de gran reconocimiento por su altura intelectual y por sus inventos, aunque éstos le habían llevado a un callejón sin salida y sus patrocinadores le habían abandonado. Ada, más que su madre, quedó enseguida fascinada por él y sus trabajos cuando Babbage les hizo una demostración de su Máquina Diferencial, un ingenio capaz de realizar operaciones matemáticas ideado para liberar a profesionales y científicos de los prolijos e interminables cálculos rutinarios.
El impresor sueco George Scheutz había leído un artículo sobre la Máquina Diferencial y, tomándola como modelo, construyó pocos años después una Máquina Tabuladora, más pequeña, a la que puso su nombre, que podía imprimir tablas y le sería de gran utilidad.
Bailes, máquinas y boda
Ada disfrutaba de su primera libertad. Observadora, optimista y con sentido del humor, pretendía también hacerse querer —como decía a su madre, «ser popular»—, lo que no parece que lograra al principio. A uno de los amigos íntimos de su padre, sir John Hobhouse, al que conoció por entonces, Ada le pareció una joven flaca y de pocos encantos, aunque tenía la boca de su padre.
Entre bailes, cenas y carreras de caballos, su tutor y profesor Augustus De Morgan, primer profesor de matemáticas de la Universidad de Londres, le presentó a la gran astrónoma y matemática Mary Somerville, que había publicado un trabajo sobre la mecánica celeste. Mary era una celebridad que entonces rondaba los cincuenta años y vivía en un círculo de intelectuales y científicos rodeada de gran reconocimiento, pese a su sencillez personal. Las obras de Mary, que acababa de publicar Conexiones de las ciencias físicas, se estudiaban en la Universidad de Cambridge, y le consultaban dudas sobre los fenómenos astronómicos que sucedían o se esperaban, como las lluvias de meteoritos que se produjeron por entonces. Mary animó a Ada a estudiar en serio y se convirtió en un modelo para ella. La relación de Ada con Mary y su hijo Moronzow Greig durará muchos años.
Por estas fechas, lady Byron llevó a su hija de viaje para que conociera Inglaterra. Ada descubrió las primeras máquinas y la naciente industria que estaba surgiendo en el país, la cuna del maquinismo. Vio cómo esos ingenios fabricaban los tejidos y los lazos con que se vestía, entre otras muchas cosas. El hecho de ver mundo y la posibilidad de escuchar las conferencias científicas hicieron de ella lo que una cronista de la época llama «una joven singular». Annabella contrató, para que preparase a su hija en la ciencia, al profesor escocés Craig, experto en el método pedagógico de Emmanuel de Fellenberg, uno de los más vanguardistas de Europa.
En 1835 apareció lord King en la vida de Ada. Mary Somerville le presentó a este descendiente del famoso lord Canciller y del filósofo Locke, compañero de universidad de su hijo Moronzow. King, que era once años mayor que Ada y había viajado por el mundo como secretario del alto comisionado lord Nugent, se enamoró de Ada. La boda se celebró en julio de ese año, acontecimiento social que registraron las crónicas de revistas como El Mundo de la Moda: «“La única hija de mi casa y de mi corazón”, como la llamó lord Byron, se ha casado con lord King y pasarán la luna de miel en sus propiedades de Oackham Park». La pareja vivirá entre esta residencia de campo y su casa de Londres, en el 10 de Saint James Square.
[…]
Nacen sus hijos
En mayo de 1836 dio a luz en Londres a su primer hijo, Byron, un niño despierto, futuro vizconde de Ockham; tres meses después del parto Ada vuelve a Oackham Park, donde tiene como vecinos a los duques de Kent y su hija, la princesa y futura reina Victoria. Al año siguiente nació Anna Isabella, y el 2 de julio de 1839 vino al mundo el tercer y último hijo de los Lovelace, Ralph Gordon. Ada quiso a todos sus hijos, pero tendrá especial predilección por el mayor.
Por entonces Ada tuvo ocasión de invitar a su casa a Hobhouse y preguntarle por ese gran desconocido que era para ella su padre. Quería saber si la fama de maldad y el gran atractivo personal de lord Byron le hacían justicia.
A los pocos meses del nacimiento de su último hijo, Ada pidió a Babbage que le buscara un buen profesor de matemáticas para mejorar su nivel en «la ciencia de los números»; así podría colaborar con él en su último invento, en el que nadie parecía interesado. Ella entendía que las máquinas de Babbage abrían un camino claro para comprender mejor el universo y sus leyes.
Entonces Charles Babbage trabajaba en la Máquina Analítica, cuyo diseño terminará en 1835. Para Ada aquello era todo un reto, una «máquina inteligente» a la que había que darle las leyes generales que ella aprendería y luego ejecutaría. La preparación en matemáticas que había alcanzado ya le permite entenderla en gran parte y entusiasmarse con lo que podía ofrecer. Ella había visto con admiración los prodigios que otras máquinas estaban haciendo en Inglaterra. Lady Byron propuso hacerse cargo de alguno de sus nietos con objeto de dejar a su hija más tiempo libre para que se dedicase al trabajo científico.
Babbage y la ciencia de los números
El primer instrumento ideado para contar debieron de ser los dedos de la mano; de ahí que contemos de diez en diez y tengamos preferencia por un sistema decimal o digital, aunque también usemos el sexagesimal heredado de los caldeos, por ejemplo, para medir las horas, los minutos y los segundos.
Siguieron como instrumentos de contar el ábaco y, siglos después, las reglas de cálculo, que permitían hacer multiplicaciones y raíces cuadradas, que eran utilizadas no sólo por contables y comerciantes, sino también por científicos como los astrónomos e ingenieros.
El barón escocés John Napier había inventado para realizar operaciones la regla de cálculo, al observar el parecido que existía entre sumar números y multiplicarlos: en realidad, multiplicar un número era sumar el mismo número tantas veces como indicaba el otro, el multiplicador. Sobre esta base se construyeron los logaritmos; un número con un exponente era igual a multiplicar dicho número por sí mismo tantas veces como unidades tiene el exponente (22 = 2 x 2 = 4; 23 = 2 x 2 x 2 = 8; 24 = 16, etc.).
También existía desde el siglo XVII otra máquina que servía sólo para sumar y restar, la pascalina, invento que hizo el filósofo Blaise Pascal para ayudar a su padre, recaudador de impuestos. El filósofo alemán Leibniz, precursor de la matemática moderna, creó un sistema de numeración de base binaria —sólo con 0 y 1—, pensando en que quizá podría llegarse a un lenguaje universal libre de errores, algo que sería posible traduciendo cualquier razonamiento a un simple cálculo, lo cual eliminaría interpretaciones susceptibles de equívoco. Esto implicaba reducir todo a dos cosas: lo verdadero y lo falso, lo primero representado por un 1 y lo segundo, por un 0. Así aparece el lenguaje binario que emplearán los ordenadores.
Con un paso más, las verdades del universo estarían más cerca si se empleaban adecuadamente las sentencias verdaderas y falsas, lo que se podría conseguir con una máquina que separase las unas de las otras.
El antecedente del ordenador
A principios del siglo XIX, época del nacimiento del maquinismo, Charles Babbage inventó la Máquina Diferencial, primero, y la Máquina Analítica después.
Babbage era un avanzado de su época y había llevado a Inglaterra las sociedades profesionales que ya existían en el continente, contribuyendo a poner en marcha la Sociedad Astronómica de Londres, la Sociedad Estadística Británica y la Asociación para el Avance de las Ciencias, ante las suspicacias y celos de la famosa Royal Society.
Uno de sus propósitos era ayudar a los científicos, que utilizaban tablas llenas de errores. Su máquina, con la que esperaba eliminar el error humano, utilizaba el método diferencial, que se basaba en reducir las operaciones a sumas. Presentó su proyecto ante la Royal Astronomical Society en 1821 y creó un prototipo que podía trabajar con seis dígitos. Cuando consiguió la subvención estatal y se puso a construir la Máquina Diferencial, Babbage tropezó con algo insalvable: era demasiado compleja para la tecnología de entonces, tenía muchas vibraciones y surgían problemas de fricción con las ruedas y engranajes que utilizaba. Para grandes cálculos se necesitaba una máquina de gran tamaño. Gastó mucho dinero sin resultados y perdió la credibilidad; incluso empezó a ser visto como un visionario. Entonces ideó otro ingenio aún más ambicioso, la Máquina Analítica. Esta máquina podría realizar cualquier cálculo, no sólo los referentes a tablas logarítmicas, sino que tendría la capacidad de encerrar instrucciones programadas y optaría por seguir unas u otras según el resultado de las operaciones anteriores. La máquina encerraba en sí la esencia del actual ordenador.
Tarjeta perforada de un telar de Jacquard. Fuente: toursphere.com.
Babbage había visto en Francia, en la fábrica de tejidos de Jacquard, unas tarjetas perforadas que servían para indicar a la máquina qué tipo de cosido tenía que hacer; tenía forma de cinta perforada y era la que se utilizaba también para interpretar las melodías en las pianolas. Las tarjetas se dividían en campos y columnas y, según el lugar donde estuviera el agujero, significaba un determinado número o letra. Esto le pareció la solución perfecta para introducir en su máquina los datos e instrucciones necesarios. La máquina tenía un cilindro para discernir qué tipo de operación debía realizarse, una memoria donde se almacenarían los números para los cálculos y una impresora que sacaría al final los resultados de forma automática.
Ada imagina la máquina del futuro
La coronación de la reina Victoria se celebró en 1838 y trajo nuevos nombramientos para la nobleza. Lord King obtuvo el título de conde de Lovelace y, en agosto de 1840, el de lord Lugarteniente de Surrey. Por esas fechas, Babbage fue invitado a Turín para presentar su Máquina Analítica, aunque al final será el ingeniero militar italiano y futuro ministro Luigi Menabrea quien la presentará en una conferencia en esta ciudad italiana.
Su disertación, Tratado sobre el cálculo diferencial e integral, de alto nivel científico y técnico, se publicó en francés en 1842, en la Bibliothèque Universelle de Génève. Ada se propuso por su cuenta traducirlo al inglés. Cuando hubo hecho el trabajo, se lo enseñó a Babbage y éste la animó a que añadiera sus propias aportaciones personales.
Ada creyó que en el futuro la máquina podría incluso componer música y hacer gráficos.
Así es como Ada describió las diferencias que tenía el invento de Babbage respecto a la pascalina; ésta era comparable a una calculadora que no iba más allá de las operaciones aritméticas, mientras que la Máquina Analítica se parecía al actual ordenador, pues podía almacenar datos y un programa o secuencia de operaciones e instrucciones.
Ada expresó con precisión y visión de futuro las nuevas tareas que podría realizar y plasmó sus propias ideas, incluido el trabajo algebraico, aunque Babbage decidió correr con la parte relativa a los famosos «números de Bernouilli». Ada creyó que en el futuro la máquina podría incluso componer música y hacer gráficos.
Los grandes cálculos matemáticos contenían muchas repeticiones en una misma secuencia de instrucciones, y la máquina podría simplificarlas utilizando las tarjetas para seguir una determinada rutina si se cumplían ciertas condiciones. La preparación de las órdenes de trabajo para la máquina es lo que se conoce como «programación». El trabajo de Ada acabó triplicando la extensión de lo que fue en sí la exposición de Menabrea. El propio Babbage afirmó que con «las dos memorias se tiene una demostración completa de que el conjunto de operaciones y desarrollos pueden ser ejecutados por la Máquina Analítica». Insistió Ada en que el ingenio no pretendía crear nada original, sino sencillamente ejecutar lo que se le ordenase.
«Puede seguir un análisis pero carece de capacidad para anticipar relación o verdad analítica alguna. Su papel concreto es ayudarnos a disponer de aquello con lo que ya estamos familiarizados.» El trabajo de Ada se firmó con sus iniciales AAL, para evitar los prejuicios de quienes rechazarían el trabajo de una mujer, y se publicó en 1843 con una tirada de 250 ejemplares que se repartieron entre los científicos e intelectuales.
Entre la exaltación y el fatalismo
Ada era una apasionada de la máquina y no se detuvo aquí; convenció a su marido de su trascendencia y de que, además, podía ser un buen negocio. Podrían invertir un dinero en su construcción, mientras que Ada trabajaría en ella bajo la supervisión de Babbage.
Con el tiempo, lady Lovelace empezó a mostrar un cierto tono de arrogancia hacia Babbage y se daba una importancia que no poseía, puesto que el padre del invento era él, y ella, su ayudante, aunque fuera una colaboradora llena de entusiasmo e imaginación y a la que no se podía negar su papel de impulsora. Tal exaltación y el hecho de que incluso hiciese algunas correcciones y críticas a su maestro, que soportaba pacíficamente la pedantería de su colaboradora, se atribuyeron a la influencia de las drogas y el licor que los médicos le prescribían.
Junto con las sangrías mediante sanguijuelas, estos cócteles estuvieron siempre presentes en su vida, para paliar unas veces la gastritis y otras el asma o los confusos padecimientos que iba teniendo. En aquel siglo, el alcohol era incluso recomendado por las publicaciones populares.
Por otra parte, el opio no era ajeno a estos estados de exaltación. Sir John Hobhouse la describió por entonces como una dama un tanto «fantástica» y afectada, aunque de trato amable y conversación no carente de interés. Con el tiempo Ada llegó a sobreestimar sus dotes científicas y, con esta presunción, hablaba de sí misma sin que nadie le desmintiera.
Anímicamente, pasaba de períodos de euforia y optimismo a otros de fatalismo, muestra de su personalidad inestable. Esta exaltación no era ajena tampoco a su familia, pues el propio lord Byron la tuvo, y se podría pensar en cierta herencia. Ada alardeaba también de trabajar en nombre de Dios, la verdad y los grandes ideales, antes que por su propia fama y culto personal, alarde que hacía también su madre. Lord y lady Lovelace, al igual que lady Byron, eran unitarios, una rama del protestantismo que negaba la existencia de la Santísima Trinidad.
Coqueteos y drogas
Lord Lovelace admiraba mucho a su esposa, la elogiaba de veras y la consideraba casi un genio, lo cual favorecía la excesiva valora- ción que ella tenía de sus propias dotes. Ada aprovechaba este prestigio para dejarse cortejar en sociedad y flirtear con caballeros como el amigo de la familia Frederick Knight, al que siguió Phillips Kay.
Con el propósito de apoyar el trabajo de su hija, lady Byron seguía con los tratamientos de moda para la salud, como era entonces el mesmerismo, y, quejosa siempre de su salud, predecía reiteradamente su inminente muerte. Para ayudar a Ada en sus quehaceres y librarla de responsabilidades busca a un tutor para sus nietos; así su hija podría trabajar más horas en la máquina. También el señor King empezó a ocuparse más de sus hijos con este fin. El tutor elegido fue el extravagante y piadoso unitario William Carpenter, en quien depositaron su confianza; más tarde les traicionará contando la vida y milagros de los Lovelace. Por otra parte, lord Lovelace también escribía sus propias obras: en 1847 publicó Teoría sobre la población y, en colaboración con Ada, sacó a la luz algunos artículos sobre la nueva agricultura.
Ada pudo enfrascarse en su trabajo, pero, como siempre, era inconstante y se resentía de su salud; incluso creía que sus males se debían a un exceso de matemáticas. Por entonces se puso de moda la morfina, y el doctor Locock se la prescribió para su «congestión de cabeza» dos o tres veces por semana, además del láudano. Respecto al opio que había estado tomando durante mucho tiempo combinado con alcohol y otros estimulantes, Ada observó que tenía un efecto temible, aunque en tiempos pasados elogiaba sus efectos. «El opio me pone filosófica y libera mis miedos y ansiedades —decía antes—. Parece liberar todo mi cuerpo.» A partir de entonces pasaba a veces de la exaltación a la depresión en poco tiempo y parecía próxima al desvarío.
En febrero de 1844 tuvo unos extraños síntomas, «como si tensasen sus cuerdas nerviosas». Su médico afirmaba que lo que tenía era una enfermedad tan particular que no carecía de nombre y que sólo padecía ella. Tenía convulsiones que la dejaban agotada; a su amigo Moronzow le dijo que se iba a ofrecer a la ciencia para que la estudiasen y que esperaba que un día sus fenómenos cerebrales se pudieran traducir a leyes y ecuaciones matemáticas y se transcribieran en fórmulas las acciones de sus moléculas, al igual que Newton hizo con las leyes de la gravedad.
Ada se volvió un tanto visionaria; en otra visita que les hizo Hobhouse éste quedó asombrado de sus afirmaciones fantásticas y sus manifestaciones ultrarreligiosas. También observó la excelente unión que mantenían ella y su esposo.
[…]
Durante los últimos meses Ada sufrió fuertes dolores y malestar. Tenía hemorragias y le diagnosticaron un cáncer de útero.
Vinieron sus hijos e incluso lady Byron decidió acabar con las hostilidades. A Ada lo que más le asustaba era que la enterrasen viva, por lo que tomó medidas para que esto no le ocurriera. Como una de sus últimas voluntades, comunicó que quería que la enterrasen junto a su padre. También quiso ver a Charles Dickens, por el que sentía una gran admiración aunque apenas se habían tratado. Dickens era una celebridad, además de un hombre de gran atractivo personal, y cuando se enteró de este deseo fue a visitar a Ada, que le manifestó su respeto y le señaló la coincidencia entre sus ideas sobre el futuro.
El 27 de noviembre de 1852 Ada murió con sólo treinta y seis años, exactamente a la misma edad que su padre. Lady Byron, tras la desaparición de su hija, mostró una vez más su tiranía y falta de respeto con el legado de Ada; falleció en 1860, después de impedir a Babbage que publicase unas memorias de su hija. Dos años después murió el hijo mayor de los Lovelace, Byron, también con treinta y seis años, como su madre y su abuelo, lord Byron. Lovelace volvió a contraer matrimonio y vivió casi hasta los noventa años.
Conclusión
Esta imaginativa matemática fue la única hija legítima del poeta romántico lord Byron, aunque la separaron de él a las pocas semanas de vida y nunca más volvería a verla. Ada también fue, siglo y medio antes de la gran revolución informática, la primera programadora de la historia. Educada por tutores e ilustres profesores de matemáticas, como William Frend, Augustus De Morgan y el propio Babbage, su obra principal fue la traducción de Nociones sobre la Máquina Analítica de Charles Babbage, trabajo publicado en francés por Luigi Federico Menabrea, y especialmente la serie de anotaciones personales en las que describió la máquina y cómo podía realizarse la programación.
Su mente lógica le permitió tener una excelente visión de futuro, trabajando como colaboradora del gran científico e inventor Charles Babbage, que había diseñado el que se considera el primer ordenador. Ambos representaban la avanzadilla de la era cibernética, en la que otros matemáticos ya habían dado algunos primeros pasos, como Leibniz, que propuso un sistema de base binaria, igual al lenguaje de ceros y unos que hoy utilizan los ordenadores.
Ada fue una mujer inmadura y dominada por su autoritaria madre, lady Byron, de la que apenas fue capaz de ver sus contradicciones y manipulaciones. A esto se añadía un temperamento poco controlado y con grandes fluctuaciones de ánimo. Sus manías y su narcisismo parece que se debieron tanto a las drogas y al alcohol que le recetaban los médicos como a su perfil de protagonista nata, un mecanismo para compensar la anulación de la personalidad causada por el control materno. También sufrió frecuentes enfermedades más o menos graves, incluso incapacitantes.
Sin embargo, supo comprender, en los albores del maquinismo que surgía en Inglaterra, lo que las máquinas podrían hacer por el hombre imitando en cierto modo sus funciones mentales, así como intuir los principios de la futura programación de los ordenadores. Observó la relación entre los procesos abstractos de la mente y las operaciones, y pensó en el desarrollo de un lenguaje nuevo de grandes posibilidades para la humanidad.
Babbage no llegó nunca a hacer realidad su Máquina Analítica, pero en el doscientos aniversario de su nacimiento, en 1991, el Museo Nacional de Ciencia y Tecnología de Londres construyó la Máquina Diferencial con los diseños de su creador. Sólo encontraron algún pequeño error fácil de corregir.
En 1855 Babbage obtuvo la Medalla de Oro de Francia y al año siguiente el Observatorio Astronómico de Albany, Nueva York, compró su diseño para servirse de ella en sus trabajos astronómicos. Lo mismo hizo en este sentido el Departamento General de Registros londinense para sus cálculos.
Las hijas y nietas de Ada siguieron la afición por los caballos de su progenitora, pero sacaron más partido de ella destacando como campeonas de equitación.
Tras la «máquina de Turing», una forma de razonar, los ordenadores emprendieron una carrera vertiginosa, y en la actualidad, con sus cálculos matemáticos, permiten incluso anticipar cuál será el resultado de una operación quirúrgica o la evolución de un tumor cancerígeno, lo que hará posible terapias más eficaces.
El recuerdo de Ada ha quedado para la historia de algunas formas. El lenguaje de programación Ada popularizó el nombre de la joven matemática inglesa; era un lenguaje para programas militares, industriales e incluso de uso civil. Antes, el escritor y político inglés Disraeli convirtió a Ada en la heroína de su novela Venecia, y en España también se puso su nombre al Centro Politécnico Superior de Zaragoza.
En cuanto a lord Byron, ciento cuarenta y cinco años después de su muerte, en 1969, los británicos perdonaron sus veleidades y pusieron una lápida que le recuerda en la abadía de Westminster, junto a los hombres ilustres.
Ada reposa junto a él, como fue su voluntad, en Nottinghamshire.
A ella le dedicó estos versos:
¡Mi hija! Con tu nombre esta canción comenzó. ¡Mi hija! Con tu nombre así terminará… Aunque mi rostro tú nunca contemplarías mi voz se mezcla contigo en futuras visiones…
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María José Casado es periodista especializada en temas de divulgación científica. Subdirectora de la revista Muy Interesante, lleva varios años publicando artículos y dando conferencias sobre las mujeres silenciadas en el campo de la ciencia destacando tanto su esfuerzo personal como las dificultades para prosperar en su trabajo científicos. Su libro Las damas del laboratorio, del que se han extraído los fragmentos precedentes, está publicado por la editorial Debate (más información).
Las tres mujeres que aparecen en esta extraordinaria fotografía, tomada en 1885, son Anandibai Joshi, de India; Keiko Okami, de Japón; y Sabat Islambouli, de Siria. Cada una de ellas fue la primera en la historia de sus respectivos países en licenciarse en medicina occidental. Las tres estudiaron en el Women’s Medical College de Pennsylvania (WMCP), en Estados Unidos, uno de los pocos lugares en el mundo donde las mujeres podían estudiar medicina en aquella época.
Recepción del decano del Women’s Medical College of Pennsylvania, 10 de octubre de 1885. (Imagen: Legacy Center Archives, Drexel University College of Medicine)
De las tres, tenemos más información sobre la india Anandibai Joshi. Sabemos que Soshi pertenecía a la privilegiada casta de los brahmanes y que a los nueve años la casaron con un hombre veinte años mayor. Su marido tenía ideas muy progresistas para la época y, de una manera casi paternal, fomentó la educación de su esposa.
Pero lo que hizo que Soshi tomase la decisión de estudiar medicina fue la muerte de su bebé de diez días, cuando ella solo contaba catorce años. El cuidado médico para las mujeres —incluso para las de casta privilegiada como ella— era prácticamente inexistente.
Tuvo que superar obstáculos mayúsculos, tanto relacionados con su casta y la tradición como con la falta de dinero y de conexiones, para viajar a Estados Unidos y solicitar la adminisión en el WMCP.
«[L]a determinación que me ha traído a este país, contra la oposición conjunta de mis amigos y mi casta, debería ayudarme a llevar a cabo el propósito para el que vine, que es el de proporcionar a las mujeres pobres enfermas de mi país la verdadera atención médica que tan desesperadamente necesitan, pero que preferirían morir antes que aceptarla de manos de un hombre. La voz de la humanidad me acompaña y no puedo fracasar. Mi alma se ve impelida a ayudar a tantas mujeres incapaces de valerse por sí mismas.
Se cree que Joshi fue la primera mujer hindú en pisar suelo estadounidense.
¿Por qué Estados Unidos? La razón la encontramos en los cuáqueros de Pennsylvania, que creían en los derechos de la mujer tanto como para fundar en 1850 en Germantown el WMCP, la primera facultad de medicina para mujeres del mundo, que inmediatamente empezó a atraer estudiantes extrajeras que no podían estudiar medicina en sus países de origen. Primero llegaron de otras partes de Norteamérica y de Europa, después de lugares aún más lejanos.
Mujeres que, como Joshi en India o Keiko Okami en Japón, tuvieron noticia de la existencia del WMCP, desafiaron las expectativas sociales y familiares para viajar solas a Estados Unidos para solicitar el ingreso, y después tuvieron que encontrar la manera de pagar la matrícula y el alojamiento.
Esta historia nos recuerda lo excepcional que era Estados Unidos en el siglo XIX.
Keiko Okami en el jardín de su casa en Tokio en 1939, cuando tenía unos 80 años. (Imagen: Legacy Center Archives, Drexel University College of Medicine)
Tras licenciarse, Okami volvió Tokio, donde le homologaron el título y la nombraron directoria de ginecología en uno de los hospitales más importantes, pero renunció a su cargo unos pocos años después, cuando el emperador se negó a recibirla durante una visita al hospital porque era mujer. Abrió entonces su consulta privada y murió en 1941, a la edad de 81 años.
Se cree que Sabat Islambouli, la estudiante procedente de Siria, volvió a Damasco después de obtener su título. Según consta en el registro de antiguos alumnos del WMCP, en 1919 vivía en El Cairo, Egipto, pero después la escuela perdió el contacto y no se sabe qué fue de ella desde entonces.
De las tres, Joshi fue quizá la que alcanzó una mayor notoriedad. Cuando se graduó, el WMCP recibió una carta de felicitación de la reina Victoria de Inglaterra, que era también emperadora de la India.
Lugar donde reposan los restos mortales de Anandabai Joshi, en Poughkeepsie (Nueva York). En la inscripción se puede leer: «Primera mujer brahmán en abandonar India para educarse.» (Imagen: Legacy Center Archives, Drexel University College of Medicine)
Joshi consiguió un puesto como directora médica del ala femenina del hospital del estado de Kolhapur. Lamentablemente, contrajo tuberculosis y murió en unos meses, a la edad de 21 años. Aún se la recuerda como una heroína entre las feministas indias.
Rompiendo una vez más con la tradición, su marido envió sus cenizas a una de sus amigas estadounidenses, que les dio sepultura en Poughkeepsie (Nueva York).
Pero el impacto del WCMP no se dejó sentir únicamente en el extranjero, también contribuyó a transformar la propia sociedad estadounidense. Además de las alumnas internacionales, allí se licenció la primera doctora indígena estadounidense, Susan LeFlesche, y también tuvo habitualmente estudiantes afroamericanas, algunas de las cuales, como Eliza Grier, antes habían sido esclavas. Muchas de las doctoras estadounidenses viajaron al extranjero como misionarias, en particular a lugares como China, Corea o India.
Fotografía del curso de 1888 del Women’s Medical College of Pennsylvania, en la que aparecen Okami (number 21), así como dos mujeres afroamericanas (números 3 y 6). En 1889 se graduó Susan La Flesche Picotte, la primera doctora índigena estadounidense.
Ya en 1904, según un recorte de periódico que consta en el archivo, entre las antiguas alumnas de la universidad las había procedentes de Canadá, Jamaica, Brasil, Inglaterra, Suecia, Dinamarca, Rusia, Siria, India, China, Japón, Birmania, Australia y el Estado Libre del Congo.
Sugerir que podían existir quarks de tres colores, y que esos colores podrían ser las cargas de una simetría de gauge SU(3) que daría lugar a partículas portadoras de carga llamadas gluones.
Proponer la primera teoría de cuerdas relativista, basada en lo que ahora se conoce como acción de Nambu-Goto.
No está nada mal.
Pero a pesar de sus extraordinarios logros, Nambu era un hombre discreto y educado, incluso podría decirse que «tímido». Era uno de esos físicos de pocas palabras, y al que a menudo costaba esfuerzo entender cuando hablaba, pero si uno hacía el esfuerzo de seguir sus razonamientos siempre obtenía recompensa. A uno de sus colegas en la Univesidad de Chicago, Bruce Winstein, le fascinaba saber que Nambu en el fondo era un experimentalista: al parecer, en su casa tenía un pequeño laboratorio, donde se tomaba un respiro de la resolución de ecuaciones jugueteando con dispositivos electrónicos.
Todo joven científico o científica debería leer este perfil de Nambu escrito por su antiguo alumno Madhusree Mukerjee. En él, Nambu recuerda su llegada a Estados Unidos por primera vez desde Japón, como investigador postdoctoral en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton. «Todo el mundo parecía más inteligente que yo —recordaba Nambu—. Era incapaz de conseguir mis objetivos y tuve una crisis nerviosa.»
Si Yoichirio Nambu tuvo una crisis nerviosa porque no se sentía lo suficientemente inteligente, ¿qué esperanza nos queda al resto?
A continuación, copio aquí unos pocos párrafos que escribí sobre Nambu y la ruptura espontánea de simetría en La partícula al final del universo:
[A]ún quedaba un rompecabezas por resolver: ¿Cómo reconciliamos la idea de que los fotones poseen masa en el interior de un superconductor con la convicción de que la simetría fundamental del electromagnetismo obliga a que el fotón carezca de ella?
Varias personas abordaron este problema, entre los cuales estaban el físico estadounidense Philip Anderson, el físico soviético Nikolay Bogolyubov, y el físico japonés-estadounidense Yoichiro Nambu. Resultó que la clave radicaba en que la simetría existía realmente, pero estaba oculta por un campo que tomaba un valor no nulo en el superconductor. En la jerga propia de este fenómeno, decimos que la simetría «se rompe espontáneamente»: La simetría está en las ecuaciones básicas, pero la solución concreta de dichas ecuaciones que nos interesa no tiene un aspecto muy simétrico.
Yoichiro Nambu, a pesar de obtener el premio Nobel en 2008 y de hacer recibido muchos otros reconocimientos a lo largo de los años, sigue siendo relativamente desconocido fuera de la física. Es una lástima, porque sus contribuciones son comparables a las de colegas más famosos. No solo fue uno de los primeros en comprender la ruptura espontánea de simetría en la física de partículas, sino que también fue el primero en proponer que los quarks poseen color, en sugerir la existencia de los gluones y en señalar que ciertas propiedades de las partículas se podían explicar si imaginábamos que las partículas eran en realidad diminutas cuerdas, punto de partida de la teoría de cuerdas. Los físicos teóricos admiran los logros de Nambu, pero su tendencia natural es a rehuir los focos.
El despacho de Nambu estaba frente al mío cuando yo daba clase en la Universidad de Chicago. No interactuamos mucho, pero cuando lo hicimos fue en todo momento gentil y educado. Nuestro encuentro más importante se produjo cuando llamó a mi puerta esperando que pudiese ayudarle con el sistema de correo electrónico de los ordenadores del grupo de los teóricos, que tenía tendencia a tomarse un respiro en el momento menos esperado. No fui de mucha ayuda, pero se lo tomó con filosofía. Peter Freund, otro teórico en Chicago, describe a Nambu como un «mago»: «De pronto, saca toda una serie de conejos de su chistera y, antes de que te quieras dar cuenta, los conejos se reordenan en una formación completamente novedosa, y por Dios que se mantienen en un equilibrio imposible sobre sus colas de peluche». Sin embargo, su exquisito sentido de la etiqueta le abandonó cuando fue nombrado brevemente director del departamento: como era reacio a responder explícitamente con una «no» ante cualquier pregunta, indicaba su desaprobación mediante una pausa antes de contestar que «sí». Lo cual causó cierta consternación entre sus colegas cuando se dieron cuenta de que sus solicitudes en realidad no habían sido aceptadas.
Después de que se propusiese la teoría BCS, Nambu comenzó a estudiar el fenómeno desde el punto de vista de un físico de partículas. Destacó la importancia fundamental de la ruptura espontánea de simetría y empezó a plantearse si habría manera de amplicar su ámbito de aplicación. Uno de los logros de Nambu consistió en demostrar (en parte con la colaboración del físico italiano Giovanni Jona-Lasinio) cómo podría producirse la ruptura espontánea de simetría incluso fuera de un superconductor. Podría ocurrir en el espacio vacío, en presencia de un campo de valor no nulo (un claro precursor del campo de Higgs). Cabe notar que su teoría también demostraba cómo un campo fermiónico que inicialmente careciese de masa podía adquirirla mediante el proceso de ruptura de simetría.
Por brillante que fuera, había que pagar un precio por la propuesta de ruptura espontánea de simetría de Nambu. Sus modelos, al tiempo que les proporcionaban masa a los fermiones, predecían una nueva partícula bosónica sin masa (precisamente lo que los físicos de partículas estaban tratando de evitar, puesto que no observaban que las fuerzas fundamentales produjesen tal partícula). No eran bosones de gauge, ya que Nambu estaba planteando la ruptura espontánea de simetrías globales, no locales. Se trataba de un nuevo tipo de partícula sin masa. Al poco tiempo, el físico escocés Jeffrey Goldstone alegó que esto no era simplemente un incordio: La ruptura espontánea de una simetría global siempre da lugar a partículas sin masa, conocidas ahora como «bosones de Nambu-Goldstone». El físico paquistaní Abdus Salam y el estadounidense Steven Weinberg colaboraron más tarde con Goldstone para elevar este argumento a lo que parecía ser una demostración concluyente, denominada actualmente «teorema de Goldstone».
Una de las cuestiones a las que debe dar respuesta cualquier teoría de ruptura de simetría es: ¿cuál es el campo que rompe la simetría? En un superconductor, esta es la función que desempeñan los pares de Cooper, estados compuestos de los electrones. En el modelo de Nambu-Jona Lasinio, se produce un efecto similar gracias a los nucleones compuestos. Sin embargo, a partir del artículo de Goldstone de 1961, los físicos se fueron haciendo a la idea de postular la existencia de un conjunto de nuevos campos bosónicos fundamentales cuya función consistiría en romper simetrías al tomar un valor no nulo en el espacio vacío. Este tipo de campos se llaman «escalares», lo cual es una manera de decir que no poseen espín intrínseco. Los campos de gauge que transmiten las fuerzas, aunque son también bosónicos, poseen espín 1, a excepción del gravitón, cuyo espín es 2.
Si la simetría no se rompiese, todos los campos del modelo de Goldstone se comportarían exactamente de la misma manera, como bosones escalares con masa, debido a los requisitos que impone la simetría. Una vez que esta se ha roto, se establecen diferencias entre los campos. En el caso de una simetría global (una única transformación en todo el espacio), que es el que Goldstone trató, uno de los campos sigue poseyendo masa, mientras que el resto pasa a convertirse en bosones de Nambu-Goldstone sin masa. Este es el teorema de Goldstone.
Al ser entrevistado en el programa Today de la BBC Radio 4, Brian Cox, profesor en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Manchester y autor de El universo cuánticoy¿Por qué E = mc2?, afirmó que hay cuatro ideas fundamentales que todos deberíamos saber sobre la ciencia dada su importancia para nuestra cultura: Que el universo comenzó con un Big Bang; que todas las cosas están compuestas de átomos; que todos compartimos un antepasado común (la teoría de la evolución de Darwin); y la teoría de la gravedad.
A continuación, la transcripción completa de la entrevista:
Brian Cox: Creo que es importante por muchas razones. Una de ellas es que estos grandes descubrimientos que mencionas —la idea de que la vida en la Tierra apareció hace 4.000 millones de años y de que compartimos un antepasado común—, son afirmaciones de gran peso cultural.
La idea de que hemos medido la edad del univero, 13.820 millones de años (ese dos es importante), es interesante. La edad de la Tierra, 4.540 millones de años… Así pues, conocemos la historia del origen y la evolución del universo, y la del origen y la evolución de la vida en la Tierra. Creo que esta es información culturalmente relevante.
John Humphrys: A ver, dinos qué tres cosas crees que todos deberíamos saber sobre la ciencia. Esta que acabas de mencionar es una…
B. C. : Sabemos que el universo comenzó con un Big Bang hace 13.820 millones de años…
J. H. : Pero la mayoría de nosotros no tenemos ni idea de lo que ese Big Bang significó en realidad.
B. C. : No, y aún estamos tratando de comprender exactamente qué es lo que sucedió, y es posible que nunca lleguemos a entenderlo.
Otra cosa: el premio Nobel Richard Feynman, el famoso físico, dijo que, si se destruyese todo el conocimiento en la Tierra, el dato que querría que todo el mundo supiese es que todas las cosas están compuestas de átomos. Es decir, que existen determinados elementos fundamentales del universo, y que los hemos descubierto en el último siglo, más o menos.
J. H. : Esa es otra de las cosas que todos deberíamos saber.
B. C. : Como has dicho, son tres… Creo que la idea de que todos tenemos un antepasado común es extremadamente importante. Y de hecho, entender la teoría de la evolución mediante selección natural de Darwin, esencial para la biología. ¿Cómo llegamos hasta ahí? De nuevo, es algo relevante desde un punto de vista cultural. Y es algo que sabemos.
J. H. : Si tuviese que decidirlo yo, que soy físico de partículas, me inclinaría por el hecho de que existen cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza, de las cuales la gravedad es la más evidente pero también la más débil.
J. H. : ¿Y las otras tres [fuerzas]?
B. C. : El origen de la vida en la Tierra…
J. H. : Ah, las cosas que ya has comentado. Vale, entonces ¿por qué yo sentiría un bochorno terrible si no conociese Muerte en Venecia o Grandes esperanzas, o lo que sea, pero —iba a decir «yo»…— mucha gente está dispuesta a reconocer que saben muy poco sobre ciencia? ¿Por qué pasa esto?
Has usado varias veces la palabra «culturalmente». Has dicho: «es relevante desde un punto de vista cultural que sepamos…».
B. C. : Esta situación es temporal. Si nos remontamos unos pocos siglos atrás, la ciencia formaba parte sin duda de la cultura popular. Si nos remontamos a Shelley, por ejemplo, a Mary Shelley cuando escribió Frankenstein. Lo escribió porque asistía a conferencias en la Royal Institution y en otros sitios, porque vio a Humphry Davy hablar sobre los asuntos más importantes de la época… Había muchos polímatas. Creo que uno de los problemas actuales es que la ciencia se ha vuelto muy grande y complicada. Pero pienso que las ideas básicas son fáciles de compender, si somos ciudadanos interesados. Y esto es algo tremendamente importante, más importante, en cierto sentido, que conocer cuáles son los hechos. Lo que creo que es muy importante que se sepa sobre la ciencia es esto: es el marco dentro del cual comprendemos la naturaleza.
Y ahora, para ser atrevidos y causar controversia, hablemos de cambio climático.
J. H. : Pero muy brevemente…
B. C. : Hay una pregunta legítima que podemos hacernos: si seguimos quemando combustible fósil a este ritmo, ¿cómo será el clima en 2100? Es una buena pregunta. La única manera de tratar de darle respuesta pasa por emplear el marco científico. Así, hacemos mediciones, desarrollamos modelos, y tratamos de obtener una respuesta. Es fundamental comprender que en ciencia no hay verdades absolutas. Es la única disciplina en la que se puede demostrar que alguien está completamente equivocado. Pero es lo mejor que tenemos, habida cuenta de nuestro conocimiento actual. Esto es algo muy importante.
Ver transcripción en inglés
Brian Cox: It’s important, I think, for many reasons. One is because these great discoveries, as you mentioned –the idea that life on Earth began 4 billion years ago and we all share a common ancestor–, that’s a culturally important statement.
The idea that we’ve measured the age of the universe, 13.82 billion years (that two is important), that’s interesting. The age of the Earth, 4.54 billion years… So we know the story of the origin and evolution of the universe, and the origin and evolution of life on Earth. I think that’s culturally important information.
John Humphrys: But I think… I’ll tell you what, give us what you think are three things we all should know about science. That’s one, you’ve just said…
B. C. : We know that the universe began in a Big Bang 13.82 billion years ago…
J. H. : But we haven’t got a clue, most of us, what that Big Bang actually meant.
B. C. : No, and we’re still trying to understand exactly how that happened, and we may never understand that.
Also, the Nobel laureate Richard Feynman, famous physicist, said that, if all knowledge was destroyed on Earth, then the piece of knowledge he’ like everyone to know is that everything is made of atoms. So there are fundamental building blocks of the universe that we’ve discovered in the last century or so.
J. H. : So that’s one of the things we should all know.
B. C. : Well, as you said, there are three… I think the idea that we all share a common ancestor is extremely important. So, actually, understanding Darwin’s theory of evolution by natural selection, that’s central to biology. How did we come to be here? Again, that’s a culturally significant thing to know. And we know that.
J. H. : Right, and the other one?
B. C. : I think, if it were me, because I’m biased and a particle physicist, I’d say that there are four fundamental forces of nature, of which gravity is the most obvious but the weakest.
J. H. : And the other three?
B. C. : Origin of life on Earth…
J. H. : Oh, the things you’ve been talking about! Alright, why is it then that I would be utterly ashamed if I didn’t know [Mort à Venise] or Great Expectations, or whatever it was, but –I was going to say «I»…– many people are prepared to admit that they know very little about science? What is it?
You kept using the word «culturally». You said «culturally important that we know…»
B. C. : This is temporary. If you go back a few hundred years, science was absolutely part of popular culture. If you back to Shelley, for example, Mary Shelley writing Frankenstein.
She wrote that because she was at lectures at the Royal Institution and other places, she saw Humphry Davy talk of the big issues of the day… People were in general polymaths.
I think one of the problems today is science has got very big and very complicated, and there’s a lot of it. But the simple ideas, I think, are easy to understand, if we’re just interested citizens. But it’s also extremely important, more important in a sense, than knowing the facts.
The thing that I think is very important is understanding what science is: it is the framework within which we understand nature.
So, if I go in with both feet, and cause controversy, political controversy, let’s talk about climate change.
J. H. : Very quickly…
B. C. : There’s a legitimate question that we must ask, which is, if we keep burning fossil fuels at this rate, what will the climate look like in 2100? It’s a good question.
The only way to try and answer that is a scientific framework. So we and we make measurements, we make models, and we try and give some answer.
The key thing to understand is that science is never right. It’s the one discipline where you can be absolutely wrong, you can be shown to be wrong. But it’s just the best we can do, given our current knowledge. That’s very important.
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