martes, octubre 01, 2019

La cientificidad de la astrología

La semana pasada, asistí a un seminario fascinante dictado por mi mentor y modelo de científico Héctor Pipi Vucetich, acerca de la cientificidad de la astrología. Lo que sigue es mi recopilación lo que contó el charlista, agregando tal vez algún detalle de mi cosecha. Las partes aburridas son enteramente mías, el Pipi es incapaz de aburrir.

La pregunta a responder durante la charla fue ¿Es científica la astrología?


La tentación es responder inmediatamente ¡No! La astrología es una pseudociencia. Pero hacer eso no sería lo correcto: la astrología fue la disciplina fundante de la astronomía, como la alquimia lo fue de la química, o el curanderismo de la medicina. Tenemos hoy algunas disciplinas que llamamos “ciencias” y que aún se hallan en esa etapa inicial. La forma correcta de encarar la cuestión es:
  • Primero: preguntarse qué es una ciencia, y establecer lo más formalmente posible su definición. Esto lo podemos hacer siguiendo por ejemplo la epistemología de Mario Bunge.
  • Segundo: investigar qué es la astrología y cómo la practican sus adeptos. En particular, el Pipi se refirió a los astrólogos “serios” que realizan cartas astrales por encargo siguiendo un método, no a los que inventan los horóscopos de los diarios.
  • Tercero: ahora sí, responder la pregunta ¿Se adapta la astrología a los criterios de demarcación así establecidos?
Recorramos entonces cada uno de esos pasos

¿Qué es una ciencia?

El Pipi resumió la construcción de Bunge, que es extremadamente formal y simbólica, casi como un curso de álgebra, en cuatro puntos fundamentales.

  1. Una ciencia es internamente coherente:
    Una ciencia es un cuerpo de conocimientos, ordenados y organizados en teorías, que son mutuamente coherentes y no contradictorias. La existencia de escuelas mutuamente incompatibles dentro de una dada disciplina pone en duda su cientificidad.
    Por ejemplo, la física es un conjunto enorme de conocimientos, las teorías que la constituyen no se contradicen entre sí. A pesar de la mala divulgación, la mecánica de Newton no contradice a la relatividad en su área común de aplicación: los objetos que se mueven a velocidades muy bajas.
  2. Una ciencia presenta coherencia con otras ciencias:
    Las diversas ciencias tratan sobre fenómenos en principio distintos, que a veces resultan ser el mismo fenómeno visto desde diferentes ópticas. En ese caso, no hay contadicciones: las predicciones de las diferentes ciencias son compatibles entre sí.
    Por ejemplo, la biología no contradice a la física, cuando se consideran los seres vivos como sistemas termodinámicos. La segunda ley, que dice que el desorden siempre aumenta, se aplica a sistemas termodinámicos cerrados, mientras que los seres vivos son sistemas abiertos.
  3. Una ciencia es contrastable con el experimento:
    Una ciencia hace predicciones acerca de fenómenos observables, que se pueden contrastar con la realidad. Deben ser tales que se pueda distinguir un resultado que las confirme de otro que las contradiga.
    Por ejemplo, la biología, y en particular la evolución darwiniana, predicen que si el ambiente cambia abruptamente, las especies se extinguirán o se adaptarán al nuevo entorno. Si investigamos el registro geológico, comprobaremos que eso es exactamente lo que ha sucedido en el pasado.
  4. Una ciencia es revisable de acuerdo a los resultados de la contrastación:
    Finalmente, la ciencia es continuamente revisada y modificada para hacerla compatible con los resultados de las nuevas observaciones. La no revisabilidad y la adhesión a postulados cuyas consecuencias son inconsistentes con las observaciones es un signo de pseudociencia
    Por ejemplo, al notar que el electromagnetismo y la mecánica eran incompatibles a velocidades altas, comenzó una revisión de postulados de la física que terminó en la teoría de la relatividad. La observación de que la radiación de cuerpo negro era incompatible con la mecánica, dio origen a la física cuántica.

¿En qué consiste la astrología?

La astrología se basa en la creencia de que la posición de los planetas en la esfera celeste en un dado momento, influye en la dinámica de los acontecimientos terrestres, incluidos la personalidad y el destino de las personas. Su método consiste en la construcción de cartas basadas en la posición relativa de los cuerpos celestes en un momento determinado. Por ejemplo, una carta natal basada en las posiciones de los planetas en el momento del nacimiento de una persona, permitiría extraer información acerca de su personalidad o de su suerte futuras.

Las cartas se confeccionan de acuerdo a un método bien definido, que se basa en
  • Una división de la eclíptica, es decir de la linea imaginaria en el cielo por la que se mueven los planetas, en 12 signos zodiacales diferentes, definidos por las constelaciones que se ven proyectadas detrás. En cada momento del año, los distintos planetas visibles desde la Tierra se encuentran en un dado signo.
  • A la vez, se divide el cielo visible a una dada hora desde un dado lugar, entre el horizonte al este y el horizonte al oeste, en 12 casas distintas. Al girar la Tierra, las casas giran junto con ella. Por eso a lo largo del día va cambiando qué signo está dentro de cuál casa.
Con esto, conociendo con cierta precisión una hora y un lugar, el astrólogo puede reconstruir usando cálculos astronómicos, qué planeta estaba en cuál signo y en qué casa. Las casas, los signos, y los planetas, tienen significados, que el astrólogo usa para redactar su predicción.
Entonces ahora sí, podemos finalmente responder la pregunta:

¿Es científica la astrología?

En otras palabras, los métodos y prácticas antes descriptos ¿cumplen los puntos 1. a 4. enunciados más arriba?
  1. Una ciencia es internamente coherente:
    Si bien los postulados de la astrología son sorprendentemente similares en las tradiciones griega, india y china, hay dentro de ella escuelas que asignan significados diferentes a planetas, signos y casas.
    Esto es una mala señal, aunque de por sí no es determinante. La presencia de escuelas diferentes fue una realidad en varias ciencias modernas en sus etapas iniciales de desarrollo. El punto aquí es que la dirección del avance científico debe ser la de eliminar las diferencias entre ellas. No parece haber sucedido eso eso en el caso de la astrología
  2. Una ciencia presenta coherencia con otras ciencias:
    En este punto la astrología falla estruendosamente. Sus postulados se dan de frente con casi cualquier otra ciencia con la que se contrasten.
    Por ejemplo, la astrología es incoherente con la física: ¿de qué modo influyen los planetas sobre la Tierra? De todas las interacciones fundamentales ¿cuál es la que da origen a la influencia plasmada en una carta natal? La gravedad del obstetra es mayor que la de cualquier planeta. También lo es la luz que refleja, y cualquier tipo de radiación electromagnética. ¿O se trata acaso de una interacción nueva aún desconocida? De ser así, entonces ¿como puede dicha influencia propagarse instantáneamente desde la posición de los signos zodiacales hasta la Tierra? ¿se mueve acaso más rápido que la luz?
  3. Una ciencia es contrastable con el experimento:
    En esto la astrología cumple la condición fundamental de hacer predicciones contrastables… y en todos los casos en los que fueron testeadas, indistinguibles de una elección al azar. Este punto, si fuera el único, no la haría una pseudociencia, sino sólo una teoría falsa.
    Aquí es donde entra el hermoso experimento hecho por Shawn Carlson, entonces estudiante de física y hoy divulgador y promotor de la ciencia amateur. Carlson se contactó con el National Council for Geocosmic Research, una asociación norteamericana de astrólogos, y acordó con ellos un test de la efectividad de la astrología.
    La asociación propondría 28 de sus miembros. Carlson proveería a cada astrólogo los perfiles psicológicos de tres sujetos, y los datos precisos de nacimiento de uno de ellos. Con esto Los astrólogos determinarían, usando la carta natal, a cuál perfil pertenecían los datos. Si el método astrológico funcionara, el porcentaje de aciertos debería ser mayor al 33% que se obtendría por puro azar…
    …y no lo fue. De hecho fue casi exactamente igual al 33%, lo que demuestra que las cartas natales no predicen mejor que lo que lo haría un dado.
    Otro experimento que demuestra la poca efectividad de la astrología es el de los gemelos horarios. Personas que nacen separadas por menos de cien metros, que es la resolución espacial que tienen las cartas natales, y con pocos minutos de diferencia. Estas personas deberían tener personalidades y destinos similares… y no sucede así, según un estudio hecho con datos de los hospitales londinenses.
  4. Una ciencia es revisable de acuerdo a los resultados de la contrastación:
    Aquí la astrología vuelve a fallar. A pesar de los experimentos antes descriptos, los astrólogos no han modificado la teoría para adaptarla a los hechos. Al contrario, siguen estancados en una formulación cuya antigüedad pretenden sea un signo de su certeza.

Conclusión

Con esto terminó Vucetich el análisis de la cientificidad de la astrología.

En conclusión, la astrología no cumple los criterios arriba enumerados para ser una ciencia, y debe ser clasificada como una pseudociencia, junto con la alquimia, la homeopatía, el psicoanálisis, la teoría feminista, y la escuela económica neoliberal.

(Fuente)

martes, septiembre 03, 2019

Kilonovas

En 2016, el experimento LIGO detectó el paso de ondas gravitacionales provenientes de la fusión de dos agujeros negros. Se trató de un hito científico sin precedentes. Por un lado, por las consecuencias teóricas: se confirman dos predicciones cruciales de la Relatividad General: la propagación de ondas gravitacionales y la existencia de agujeros negros. Por otro lado, por el desafío experimental y tecnológico que implicó realizar dicha observación. Por ese logro, el equipo de LIGO recibió el premio Nobel de física 2017.


(Fuente)

Más adelante, el equipo de LIGO en conjunto con un experimento similar llamado Virgo, detectaron una kilonova es decir el choque y la mezcla de dos estrellas de neutrones. En esa ocasión, dos colaboraciones internacionales (llamadas Fermi e INTEGRAL) detectaron una explosión de rayos gamma proveniente del mismo punto del espacio y coincidente con la fusión. A la vez, seis telescopios de gran escala alrededor del mundo también detectaron la fuente en el espectro visible.
Este logro experimental fue muy importante por varias razones.

Fue la primera observación de un evento de fusión por múltiples canales, y además fue la primera vez que se trató de estrellas de neutrones. Como principal éxito, devela el origen de las explosiones de rayos gamma, eventos cósmicos que venían siendo observados desde hacía décadas, pero cuya naturaleza precisa era desconocida. Esto es de por sí un enorme descubrimiento, como para otro Nobel.


(Fuente)

Pero no se detiene ahí la cosa: la detección de oro en el espectro de la explosión resultante, hecha por el telescopio espacial Hubble, muestra que una parte de los metales pesados que encontramos en el universo se forma en esos eventos.

Sabíamos que, excepto el hidrógeno, el helio y parte del litio, los demás elementos químicos que componen nuestro cuerpo y todo lo que nos rodea se crearon en los hornos nucleares que dan vida a las estrellas. Pero tales hornos son capaces de producir eficientemente sólo los elementos livianos, hasta el hierro, mientras producen muy poca cantidad de elementos más masivos. Algunos elementos pesados se forman en las apoteóticas explosiones de supernova que constituyen la muerte de algunas estrellas. Sin embargo, todavía no constituyen la suficiente cantidad como para explicar la cantidad de oro y plomo que vemos a nuestro alrededor.

Luego de morir, algunas estrellas dejan como resto una estrella de neutrones, que es algo así como un núcleo atómico enorme del tamaño de una ciudad. En ese monstruo, las diferentes partes se mantienen unidas por acción de la gravedad. Si bien es un núcleo demasiado grande como para incluirlo en la tabla periódica, si algún evento violento le arrancara un pedazo, la gravedad en élk sería más débil y el pedazo se disgregaría dando origen a núcleos pesados. Una colisión de estrellas de neutrones como la que se detectó hace precisamente eso. Es decir que LIGO, Virgo y Hubble confirmaron la manera en la que se forman los núcleos pesados. ¡Es para otro Nobel más!


(Fuente)

Y todavía hay tela para cortar. El evento de mezcla detectado ocurrió en otra galaxia. La observación permite medir la distancia a esa galaxia directamente. Las distancias cosmológicas se miden mediante un proceso complejo conocido como escalera de distancias cósmicas. Tal escalera depende de muchos pasos o escalones. Conocemos la distancia a un escalón, con él conocemos la distancia al siguiente, y con él al que va después, y así. Si uno de ellos falla, se arruina todo el proceso. De hecho, eso sucedió en los 80’s con las estrellas conocidas como cefeidas, se descubrió que había un error en la forma en la que se medía su distancia y hubo que recalibrar toda la escalera.

La observación de la kilonova permite saltar varios escalones, midiendo directamente la distancia a una galaxia lejana. Eso es muy importante, porque permitirá confirmar si nuestros modelos de expansión cosmológica son correctos. Es realmente una nueva era para la fisica.


(Fuente)

Esta observación histórica fue hecha por colaboraciones internacionales de cientos de personas, trabajando con equipamientos carísimos. El financiamiento fue completamente estatal y hecho por decenas de países alrededor del mundo. Se trata de un descubrimiento de ciencia básica que redundará en avances técnicos hoy impredecibles dentro de al menos un siglo. Esta es la manera en la que avanza la ciencia, no por entrepreneurs que le venden ideas brillantes a las empresas.

Una nota personal: mi juventud científica transcurrió en una era de ausencia de grandes descubrimientos experimentales, que se nos relataban como cosas del pasado. Eso cambió primero con el satélite WMAP que observó el fondo cósmico de radiación que ahora está siendo explorado con Planck, y espectacularmente en los últimos años con el LHC y el descubrimiento del bosón de Higgs, y con LIGO y las ondas gravitacionales.

Es fascinante, y como científico estoy feliz de que me toque vivirlo.

lunes, agosto 19, 2019

En la soledad cuántica

Acabo de leer el largamente pospuesto artículo de Max Tegmark sobre la interpretación de muchos mundos de la mecánica cuántica. Interesantísimo.
La mecánica cuántica describe el universo en términos de una función de onda que es un número que toma un cierto valor para cada evento posible, y que nos da la probabilidad del evento. Por ejemplo, al arrojar una moneda la función de onda toma un valor para el resultado cara y otro para el resultado ceca.

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Esta descripción probabilista implica que la mecánica cuántica sólo puede aplicarse a sistemas sobre los cuales podamos medir probabilidades. Esto quiere decir que tenemos que ser capaces de realizar el mismo experimento muchas veces, y contar cuántas veces aparece cada resultado posible. Por ejemplo, para comprobar si la función de onda nos dice lo correcto sobre nuestra moneda, repetimos el experimento reitereadamente y vemos si el número de veces que sale cara o ceca se corresponde con su probabilidad.
Sin embargo, cuando queremos pensar en la mecánica cuántica como una descripción del Universo todo, se plantea un problema: no podemos calcular probabilidades sobre el Universo, porque no podemos repetir la evolución cosmológica reiteradas veces.
Para conciliar la idea de un único universo determinista con los resultados cuánticos probabilistas, se han propuesto varias interpretaciones de la mecánica cuántica, la mayoría de las cuales son variantes de la Interpretación de muchos mundos, originalmente desarrollada por Hugh Everett en su tesis doctoral.
Según esta interpretación, cada vez que ocurre un evento, la historia se divide en tantas líneas diferentes como posibles resultados. Y todas son reales. Tiramos una moneda y se crean dos ramas de la realidad, una donde cae cara y otra donde cae ceca. Ambos hechos suceden, ambas posibilidades se hacen realidad. Sendas copias de nosotros experimentan cada una de esas historias, y perciben un mundo donde la moneda eligió unívocamente.
Cada copia de nuestro yo, desde su perspectiva llamémosla de rana, ve a la moneda realizar una elección al azar entre dos opciones. Sin embargo desde una perspectiva platónica o de pájaro, la moneda nunca optó, sino que ambos mundos se hicieron realidad. A cada uno de nuestros avatares rana sólo le importa lo que ve en la rama de la historia en la que vive. Por eso ve un universo probabilista donde cada evento cuántico se decide al azar con una probabilidad dada por la función de onda.

PD
Si existiera un pájaro capaz de ver toda la escena, vería el mundo abrirse a cada instante en una infinidad de historias posibles, cada una de las cuales tiene una función de onda que evoluciona de un modo completamente determinista.

CC0
La perspectiva de rana no solo explica el azar cuántico, sino que en sí misma redefine nuestra mortalidad. Cada rana percibe la rama de la historia en la cual existe. Aquéllas ramas en las que no hay copias porque la rana murió le resultan irrelevantes. Si un resultado de la moneda nos costara la vida, sólo habría una copia de nosotros en la rama de la historia que tuvo el resultado complementario.
Tegmark propone el suicidio cuántico para ilustrar esta idea: un experimentador se pone delante de una ametralladora que dispara o no de acuerdo al resultado de una medida cuántica. Si la monda cae cara, ¡bang!, si la moneda cae ceca ¡click!. El experimentador se sitúa al un lado de la metralleta, y la activa. Naturalmente escuchará ¡bang! ¡bang! ¡click! ¡bang! ¡click! ¡click! ¡bang! ¡click! ¡bang! y así, una sucesión de ¡click! y ¡bang! más o menos al azar. Pero si en cambio se sitúa enfrente de la ametralladora, sólo experimentará aquéllas ramas de la historia en la que siga vivo. O sea que desde su perspectiva, se escuchará ¡click! ¡click! ¡click! ¡click! ¡click! ¡click! ¡click! ¡click! ¡click!
¿Algún voluntario?

PD
Si bien Tegmark es muy cauto, algunos especularon con llevar esta idea un poco más allá. Antes de seguir, dejemos en claro que las interpretaciones de la mecánica cuántica son filosofía, no ciencia. Por lo tanto todo lo que sigue es pura especulación, y no constituye un resultado científico de ninguna clase.
En cualquier evento en el que se jueguen nuestras vidas, por peligroso que fuere, siempre existe alguna posibilidad de sobrevivir. En otras palabras, siempre habrá ramas de la historia en las que sigamos vivos. Como el experimentador con su metralleta, desde nuestra perspectiva subjetiva esas serán las únicas ramas que percibiremos. Siempre esquivamos ese camión, siempre nos curamos del cáncer, y siempre tenemos algo que comer. Nuestro yo subjetivo nos ve inmortales.

CC0
Sin embargo, la restricción de limitarnos sólo a las ramas en las que sobrevivimos no se aplica a las demás personas. Por lo tanto cada uno de nosotros, en la enorme mayoría de las ramas de la historia que podríamos experimentar, se percibirá a si mismo como un inmortal en un mundo de mortales. No pretendo fundar una religión, pero supongo que sobre este planteo se podría incluso escribir un código moral. Aunque creo también que se puede ver como la más deprimente de las perspectivas: tiempo para leer todos los libros, subir todas las montañas, pelear todas las guerras, y cruzar todos los mares… y nadie a quien contárselo.

martes, agosto 13, 2019

Cómo ubicar giles usando un GPS

¿Sabés cómo funciona el GPS? Es muy interesante.



El sistema está formado por una red global de satélites, cada uno de los cuales se comunica independientemente con los dispositivos terrestres, tales como nuestros teléfonos celulares o el equipo de navegación de nuestro auto.

Cada satélite emite una señal de radio que se aleja de él en todas direcciones. Similarmente a las ondas sobre la superficie de un lago, que forman un círculo que crece en torno al punto donde cayó la piedra, tales ondas de radio forman una esfera creciente en torno al satélite. Esta esfera crece a la velocidad a la que las ondas de radio se alejan del satélite, es decir a la velocidad de la luz. Hay una nueva esfera de ondas de radio alejándose de cada satélite del sistema GPS, en cada fracción de segundo.



Los dispositivos terrestres reciben las ondas de radio emitidas por un satélite. La información transmitida por esa señal contiene la posición del satélite emisor, y la hora precisa en la que fue emitida la señal. Con esos datos, y sabiendo además la hora en la que recibimos la señal, podemos saber a qué distancia estamos del satélite. En efecto: conocemos la hora de emisión y la de recepción, y sabemos que la señal de movió a la velocidad de la luz. Voila!

Notemos que en el momento de recibir la señal, el dispositivo está justo en el lugar donde está pasando la esfera de radio que se aleja del satélite. Al igual que dos círculos diferentes se intersectan en sólo dos puntos, lo mismo es verdad para tres esferas distintas. O sea que en principio recibiendo la señal de tres de los satélites, y calculando a qué distancia estamos de cada uno de ellos, podemos saber exactamente nuestra posición.


Hay una sutileza aquí, y es que para usar una esfera que se expande a la velocidad de la luz, tendríamos que ser capaces de medir la hora con muy buena precisión. De hecho con mucha más precisión que la sería posible con el reloj de nuestros celulares. Para resolver esto se usa un cuarto satélite: así como tres esferas se intersectan en sólo dos puntos, cuatro esferas que se expanden se intersectan en un punto determinado solamente en un instante determinado. Con esto, no necesitamos confiar en nuestros relojes, y podemos usar los mucho más precisos relojes atómicos que están a bordo de cada satélite.

Por supuesto, para que todo esto funcione, necesitamos asegurarnos de conocer con precisión la posición de los satélites en cada momento. Esto es posible gracias a la mecánica orbital, una teoría física compleja desarrollada por el ñoqui de Isaac Newton, mantenido por el laburo de los pagadores de impuestos británicos del siglo XVII .

Isaac Newton (Fuente)

También tenemos que ser capaces de emitir y recibir ondas de radio. Por suerte los contribuyentes europeos mantuvieron a los parásitos de Michael Faraday, Alessandro Volta, Luigi Galvani, André-Marie Ampere, Heinrich Rudolf Hertz, James Clerk Maxwell y varios otros quienes, sin producir una patente en toda su inútil vida, desarrollaron el electromagnetismo durante los siglos XVIII y XIX.

Michael Faraday (Fuente)

Otro detalle importante es saber operar relojes atómicos. Aquí entra la mecánica cuántica, desarrollada entre otros por Niels Bohr, lejendario parásito de un estado pequeño y pobre como Dinamarca, el cual en la primera mitad del siglo XX no podía permitirse tirar la guita en esas boludeces.

Niels Bohr (Fuente)

Claro, además hay que mantener los relojes atómicos sincronizados entre sí. Si no fuera por el mantenido improductivo de Albert Einstein, que entre 1905 y 1915 de fumó la guita que el estado les robó a los tenderos alemanes, estudiando pajereadas sin ninguna aplicación práctica como la relatividad general, no sabríamos como hacer los cálculos necesarios.

Albert Einstein (Fuente)

Es decir que el GPS, una de las maravillas tecnológicas de las últimas décadas, que genera millones de dólares en beneficios en infinidad de áreas diferentes… no existiría sin la contribución de esos ñoquis mantenidos parásitos que no patentaron una mierda durante tres siglos y se dedicaron a hacerse la paja con guita de otro investigando boludeces sin ninguna aplicación práctica.

Como consejo, la próxima vez que opines sobre ciencia, una buena forma de ubicarte es usar un GPS. Así tal vez evitás quedar como un burro soberbio e ignorante.

domingo, julio 21, 2019

Espías en la selección de Camerún


Hagamos un experimento sociofutbolístico.

Supongamos que, en su ambición de conquistar el mundo, la dictadora del malvado partido único del colectivismo comunista de Corea del Norte infiltra la selección de la democrática, floreciente y capitalista República de Camerún. Mediante inteligentes maniobras de inteligencia, logran subrepticiamente y sin que nadie lo note acomodar a once espías coreanos como titulares en la selección africana.




Sospechando algo, el DT de Camerún decide mezclar a los once suplentes, todos africanos, con los titulares, para luego seleccionar al azar la nueva formación del equipo ¿Cuantos agentes coreanos quedaron ahora en la cancha? Un cálculo sencillo nos dice que, en promedio, hay unos cinco o seis asiáticos entre los nuevos once titulares.

Aún preocupado por los posibles infiltrados, el DT decide repetir el procedimiento. Agrega once suplentes africanos, los mezcla con los titulares, y selecciona al azar a los nuevos once jugadores que jugarán el partido. En esta segunda selección quedarán en promedio sólo uno o dos agentes comunistas entre los miembros de la escuadra verde.




Habiéndose formado en las inferiores de un equipo del Conurbano, el DT de Camerun sabe ser suspicaz. Así que repite el procedimiento varias veces más. ¿Cuántos coreanos quedan ahora? Probablemente ninguno ¿verdad? Casi con seguridad tenemos una selección completamente africana, sin un solo villano comunista infiltrado.

El único efecto que el intento de copamiento maoista podría tener en esta nueva selección de Camerún es, tal vez, haberle dejado alguna herencia. Algo de su juego, alguna puteada en su idioma, no mucho más. Si los nuevos integrantes africanos fueran incapaces de recordar nada de lo que pasaba mientras la selección estuvo infiltrada por coreanos, entonces es lo mismo que nunca lo hubiera estado.

~

Un medicamento homeopático es como la selección de Camerún: empezó siendo un veneno, pero se lo diluyó repetidamente hasta que no quedo nada de él, tantas veces que ahora es sólo agua. Y el agua no tiene memoria alguna de aquéllo que tuvo disuelto en el pasado. Luego la homeopatía no puede tener otro efecto que el que pueda tener el agua. Esto es simple sentido común. Pero si no alcanzara, hay además muchos experimentos de tipo doble ciegos que muestran que los medicamentos homeopaticos no tienen efectos sobre la salud.




Tener una mente abierta es, antes que nada, usarla. No apelar a mecanismos ocultos e inescrutables o a conocimientos y erudiciones sacerdotales. Eso es pensamiento mágico.

jueves, junio 27, 2019

Recuerdos del fuego

Terminado mi paper sobre bombas de agujero negro, ahora estoy trabajando en una secuela: el hongo atómico que deja su explosión.


Recordemos del post anterior que las bombas de agujero negro ocurren si hay superradiancia, es decir ondas cuya energía viaja en sentido contrario a al que se mueve la información. En ese post se explica mejor el fenómeno de superradiancia, acá solo nos importa que requiere un agujero negro y unas ciertas ondas.

Sin embargo, dado que la mecánica cuántica implica una dualidad entre ondas y partículas, decir que hay ondas siendo irradiadas desde el agujero negro es lo mismo que decir que hay partículas saliendo de él. Entonces, cuando el agujero negro explota ¿que pasa con esas partículas? ¿adónde van a parar? Acá viene lo interesante.

Resulta que si la gravedad funciona exactamente como lo dijo Einstein, entonces esas partículas o bien caen en el agujero negro, o bien se dispersan. Pero si la gravedad tiene pequeñas correcciones respecto de la propuesta de Einstein, entonces podría formarse una nube residual de partículas alrededor del agujero negro. Esta nube escalar estaría flotando alrededor del objeto, atraída hacia él por la gravedad, pero repelida por la carga eléctrica.


Si la nube es lo bastante grande, su fuerza de gravedad deforma al agujero negro, transformándolo en un agujero negro peludo. A quien esa denominación le parezca chiste escatológico, no descubrió nada: lo es.

Tal agujero negro con su nube escalar o, si ésta es muy grande, tal agujero negro peludo, no puede existir en la teoría de Einstein. O sea que si encontráramos un agujero negro rodeado del residuo de una explosión de este tipo, indicaría que la teoría de Einstein no es una descripción completa de la gravedad.

Otra cosa interesante es que podemos arrancar un pedazo de la nube escalar, del pelo del agujero negro, y llevarlo lejos. Ese pedazo de nube toma, por acción de la gravedad, la forma de una esfera, que se mantiene inflada por la repulsión eléctrica entre las partículas que la componen. Tal esfera de partículas se llama estrella de bosones, y es otro miembro del zoológico de residuos de una explosión de bomba de agujero negro.

Si la estrella de bosones es demasiado grande, su peso no puede ser contrarrestado por la repulsión eléctrica, y colapsa sobre si misma. Este colapso da origen a otro agujero negro, muy parecido al que teníamos antes de la explosión, sólo que más chico. Está rodeado de las mismas partículas que forman ondas superradiantes… o sea que ¡ B O O M ! se produce una explosión secundaria.

Así que a vos, troll, que me llamás “ñoqui de Conicet”, no te relajes. Que te voy a probar la utilidad de mi trabajo volándote bien a la mierda…

domingo, junio 16, 2019

El universo en una línea




Esta fórmula contiene toda la realidad hasta la escala que conocemos hoy. Es la piedra filosofal que buscaban los alquimistas. Es el Aleph.

En esa ecuación, W nos da la probabilidad de cualquier proceso físico que empieza en un estado inicial y termina en un estado final. El estado inicial consiste en un cierto número de partículas de distintos tipos desparramadas en el espacio. Lo mismo para el estado final.

La primera parte de la fórmula, etiquetada como “quantum mechanics”, dice sume sobre todas las posibles trayectorias de las partículas de cada tipo que unan los estados inicial y final




Cada corchete es la suma sobre algún tipo dado de partícula [Dg] son los gravitones_[DA]_ son fotones, mesones y gluones, [DPhi] (la O tachada verticalmente) es el bosón de Higgs, [Dpsi] (la U tachada verticalmente) es la materia: electrones, muones, quarks, y neutrinos.

Hay que sumar sobre todas las posibles trayectorias de todas esas partículas entre la configuración inicial y la configuración final. Cada trayectoria tiene un peso, que viene dado por todo lo que sigue en la fórmula entre los corchetes grandes. Esa parte contiene el peso de una trayectoria de gravitón (la parte con R etiquetada como “gravity”) o de fotón o gluón (la parte con F etiquetada como “other forces”) y así.
Entre todas las posibles trayectorias, existen algunas donde una partícula de un tipo se transforma en otras varias de otro tipo. Estos eventos se conocen como desintegraciones. Hay tambié otras trayectorias donde un cierto número de partículas de diversos tipos chocan y se transforman en una partícula de un tipo dado. Estas son las colisiones o fusiones. Para sumar sobre todas las trayectorias, hay que sumar también sobre las que tienen desintegraciones y colisiones o fusiones. La parte de la fórmula que entre los corchetes grandes contiene también la información sobre la probabilidad de tales eventos.

Si somos capaces de hacer suma sobre todas las trayectorias y calcular W, la probabilidad de pasar del estado inicial al final será WW*. El principal problema con esa fórmula es que podemos calcular dicha suma sólo cuando las desintegraciones y colisiones o fusiones son poco probables o débiles. Cuando esos procesos son muy probables o fuertes, no sabemos hacer la suma. En esos casos la fórmula es correcta pero por ahora inútil.




Las interacciones son fuertes en el núcleo atómico, en los agujeros negros, durante el Big Bang, en las colisiones del LHC, en los superconductores de alta temperatura, y en algunos otros casos. No casualmete, esas son las áreas más importantes de investigación dentro de la física teórica actual ¡queremos descubrir como sumar esa formula!

Hermosa ecuación. Obra de Richard P. Feynman y Paul A. M. Dirac, y varios cientos más de personas brillant¡ÑOQUIS!¡ÑOQUIS!¡LA PLATA DE MIS IMPUESTOS!

domingo, junio 09, 2019

Bombas de agujero negro, o la Molotov del nerd



A las bombas de agujero negro, o BH bombs, también se les puede asociar un apellido ruso: el de Saul Teukolsky, quién las inventó en colaboración con William Press. Se basan en un fenómeno interesantísimo conocido como superradiancia, que contiene una cantidad hermosa de física en su descripción.

Imaginemos el sonido que constituye una palabra. Viaja por el aire en forma de una perturbación u onda, y transmite información.




Ese sonido está compuesto de varios tonos puros, mezclados de una manera compleja. Sin embargo, los tonos puros no transmiten información, después de todo nada es menos significativo que un monótono tuuuuuuuu (de hecho la palabra monótono significa un solo tono). Es la mezcla de varios tonos lo que contiene la información de la palabra.

Cada tono viaja independientemente por el aire, moviéndose con una velocidad propia, conocida como velocidad de fase. Lo interesante es que la palabra, que como vimos es una mezcla de tonos, se mueve con otra velocidad, diferente, conocida como velocidad de grupo.

Es decir que cada uno de los tonos se puede estar moviendo más rápida o más lentamente que la palabra en sí. Las velocidades de fase y de grupo son diferentes. Esta situación puede ser más extraña aún: en algunas circunstancias extremas, los tonos puros se pueden estar moviendo en la dirección contraria a la de la palabra completa. La velocidad de fase y la de grupo estarían yendo en direcciones distintas. Esta situación se llama superradiancia.

Todo lo anterior sobre el sonido se puede aplicar a la luz o a las ondas de radio. Hay una velocidad de fase para los colores o frecuencias puras, y hay una velocidad de grupo para el rayo de una linterna o la señal de Internet. Y pueden ir en direcciones contrarias.




Si incluimos agujeros negros, el cuadro se vuelve aun más interesante. Como nada puede salir de un agujero negro, las velocidades de cualquier cosa en su vecindad deben ir hacia adentro. En otras palabras los objetos caen en el agujero negro. Pero cuando hay superradiancia, las velocidades de grupo y fase van en direcciones contrarias, y entonces aparece un interrogante: ¿cuál de las dos es la que debe ir hacia adentro del agujero negro?

Recordemos que la velocidad de fase es la del color o frecuencia pura, y la de grupo es la de la señal que transmite la información.
Lo que no puede salir de un agujero negro es la información. Por lo tanto es la velocidad de grupo la que debe apuntar hacia adentro del objeto. La información debe estar cayendo en el agujero negro.

La dirección de la velocidad de fase, por otro lado, es irrelevante, ya que los colores puros no transmiten información. Si hay superradiancia, el hecho de que la velocidad de grupo vaya hacia adentro del agujero negro implica que la de fase, que va en sentido contrario, debe ir hacia afuera ¡Salen colores puros del agujero negro!
Por lo tanto cuando hay superradiancia, el agujero negro está brillando en un color puro y emitiendo energía. Esta energía se puede concentrar poniendo un espejo alrededor del objeto. Si el espejo es bueno, la concentración de energía es explosiva. Esto es una bomba de agujero negro o BH bomb.

No creo que las BH bombs estén disponibles en el corto plazo. Es el tipo de investigación básica, no aplicada, que rinde frutos sólo al cabo de muchos años. Este suele ser el tipo de investigación más cuestionado por los defensores del ajuste en ciencia y tecnología. En función de esto, dejaré intrucciones precisas a mis nietos, para que vuelen a la mierda la descendencia de los imbéciles que hoy nos llaman “inútiles”.

sábado, mayo 25, 2019

El universo como un holograma

Perdí una apuesta en Twitter y tuve que hacer un hilo a pedido sobre mi área de trabajo: el universo holográfico.

Imaginemos una de las paredes de nuestra habitación. Sobre ella hay una hormiga. La estamos viendo desde lejos, por lo que sólo vemos un punto, no distinguimos ningún otro detalle. Es decir que, desde nuestra perspectiva, la única información relevante para describir a la hormiga es su posición. No necesitamos ningún detalle adicional, tal como la dirección en la que está mirando o la disposición de sus patas. Un sistema físico que se describe completamente sólo por su posición se denomina partícula.


Desde nuestra situación la hormiga en la pared es una partícula. Se mueve sobre el revoque desde un punto inicial hasta un punto final. En cada instante está en alguna posición intermedia. Las posiciones sucesivas que va ocupando, en su movimiento desde su punto de partida hasta su destino, trazan una línea en la pared que llamamos la trayectoria de la partícula, o el camino de la hormiga.

Como estamos muy lejos, no tenemos forma de saber si el punto que vemos es realmente una sola hormiga o más. Por lo tanto, podríamos tener sorpresas. Podría pasar por ejemplo que, en algún lugar a medio camino, el punto se separe en dos o mas partes, cada una trazando su propio camino hasta su destino. O bien podrían volverse a juntar y a separar varias veces, antes de llegar a su meta. Este tipo de procesos se llaman interacciones de las partículas, las podemos pensar como hormigas que se amigan y viajan juntas, o se pelean y van separadas.

Entonces, para describir el viaje desde el inicio hasta la meta, usamos una linea en la pared -la trayectoria- que se puede separar en multiples líneas y juntarse nuevamente. En cualquier caso, el viaje de la(s) hormigas(s) está descripto por un solo dibujo bien determinado, con un número definido de bifurcaciones y uniones. Esta es la descripción clásica del proceso.


La cosa se complica si la hormiga es lo bastante pequeña como para requerir una descripción cuántica. Y se vuelve más interesante.

Una hormiga cuántica recorre a la vez todas la trayectorias posibles entre su punto de partida y su destino, marcando cada una de ellas con una cierta intensidad. Las trayectorias más cortas son más intensas, y corresponden a las que recorrería una hormiga clásica. Pero también recorre, a la vez, trayectorias más largas, o incluso aquéllas que son imposibles para su contraparte clásica. Por ejemplo, recorre caminos que atraviezan obstáculos sólidos, en lo que se conoce como efecto túnel.

Al viajar a la vez por todos los caminos posibles, la hormiga cuántica también pasa por aquéllos en los que hubo una bifurcación, o dos, o incluso más. Cuando hay bifurcaciones, la intensidad se obtiene usando la longitud de los tramos enteros, y la probabilidad de cada bifurcación.

Entonces, mientras las bifurcaciones sean poco probables, la intensidad de cada trayectoria es relativamente fácil de calcular. Además, en ese caso sólo nos interesarán las trayectorias con pocas bifurcaciones, porque si tener una bifurcación es algo poco probable, menos probable será tener dos seguidas, y menos aún tener tres.

CC BY-SA 4.0, by Victor Blacus

Hasta aquí la mecánica cuántica de una hormiga en una pared. Puede ser anti-intuitiva, pero es bien conocida y funciona bien.

El problema aparece cuando las bifurcaciones son muy probables, cuando la trayectoria de la hormiga se divide muy frecuentemente. En ese caso, ya no es cierto que las únicas trayectorias relevantes sean las que tienen pocas bifurcaciones: todas pesan casi igual. Una trayectoria típica, en lugar de consistir en una línea bifurcada algunas veces, es un borrón inmanejable de bifurcaciones constantes.

Es aquí donde entra la holografía. Rudamente, consiste en la posibilidad de describir el movimiento de la hormiga en la pared saliéndonos de la ella.

Imaginemos que existe un dual holográfico de la hormiga, una especie de mosca asociada a ella, un ser alado que es capaz de salir de la pered y volar por la habitación. Cuando las bifurcaciones de la trayectoria de la hormiga son muy probables, ésta se vuelve un borrón imposible. Pero a la vez, las bifurcaciones son casi inexistentes en la trayectoria de su mosca amiga. Es decir que cuando la hormiga va desde su punto de partida hasta su destino recorriendo un camino completamente difuminado de bifurcaciones muy frecuentes, la mosca sigue una linea única y bien definida.

La diferencia es, claro, que la hormiga se mueve sobre la pared, mientras que la mosca incursiona en el interior de la habitación. Es decir, la hormiga vive en dos dimensiones, y la mosca vive en tres dimensiones. Es como si fuera su holograma.

CC BY-SA 3.0, by MagzhanArtykov

Esta descripción holográfica no sirve en realidad para hormigas (que son demasiado grandes como para ser cuánticas), ni para partículas cuánticas cuyas bifurcaciones son poco probables, como los electrones y los fotones. Sin embargo, es muy útil para partículas cuánticas cuyas bifurcaciones son muy probables, como los quarks y los gluones, en el núcleo atómico. También es muy útil para cuasipartículas que son partículas en algún sentido imaginarias que existen dentro de los superconductores.

La descripción holográfica se empezó a vislumbrar en los 80’ en las ideas del premio Nobel holandés Gerad 't Hooft (leer “toft”), del británico Stephen Hawking, y del ruso Aleksandr Polyakov. El primer ejemplo concreto lo propuso el argentino Juan Martín Maldacena, en el contexto de teoría de cuerdas, en 1997. Hoy es uno de los campos más importantes de actividad teórica en el mundo, y muchos argentinos trabajamos en eso.

Cierro con el comentario político inevitable: antes de sentirte orgulloso de que Maldacena sea argentino, preguntate cuáles fueron las políticas de los 90’ que lo llevaron a hacer su carrera en el exterior.

CC BY-SA 3.0, by Lumidek

domingo, abril 28, 2019

Defectos topológicos

¿Te acordás de estos cables? Todos los que nacimos en el siglo XX hemos tenido que lidiar alguna vez con ellos


(Own collection)

Para los púberes: es el cable de un teléfono fijo, la forma espiral sirve para poderlo estirar con facilidad, alejándolo de la base.

Si sostenemos un cable de ese tipo, suavemente estirado entre nuestras manos, la espiral será mas o menos regular a lo largo de él. Si la comprimimos ligeramente en algún punto, hacemos lo que se llama una deformación local. Al soltarla, la deformación local se relaja, moviendose a lo largo del cable, y el punto donde habíamos comprimido vuelve a su posición inicial. Todo esto pasa sin necesidad de que soltemos los extremos del cable. En otras palabras, esta deformación local se puede deshacer localmente.

Llamamos una excitación elemental del cable a tal deformación local que se puede deshacer localmente. Si pulsamos el cable como la cuerda de una guitarra, se crean muchas de tales excitaciones elementales que se mueven a lo largo de él.

Sin embargo, hay otro tipo de situaciones que se pueden producir en un cable de este tipo: el enredo o rulo. Podemos verlo en la siguiente foto:


(Own collection)


Este tipo de deformación no se deshace sola.
La única forma de deshacerla es llevando el rulo hasta la punta del cable, y luego soltando ese extremo. En otras palabras, es una deformación local que no se puede deshacer localmente. Se trata de un defecto topológico.

Este tipo particular de defecto topológico puede viajar a lo largo del cable. En ese caso, lo llamamos excitación solitónica o equivalentemente solitón.

Así como las ondas se pueden asociar a las partículas a través de la dualidad onda-partícula, lo mismo sucede con los solitones. Para entender esto, examinemos el rulo en el cable de teléfono. Vemos que el cable está tensionado en el punto donde se localiza el defecto. En otras palabras, el rulo contiene una concentración de energía en ese punto. Esta concentración de energía es indistinguible de una partícula, y no hay razón para negarle al solitón tal estatus.

Hay muchos otros casos de excitaciones solitónicas en sistemas físicos. Yendo a un ejemplo un poco más técnico, esto es un espín flip:


Las flechitas representan la cantidad de rotación (el “espín”) de cada uno de los átomos a lo largo de una molécula de un polímero, que tiene la forma de una larga cadena unidimensional. Podemos imaginarnos las puntas de cualquier par de flechitas sucesivas unidas por bandas elásticas, representando así las fuerzas entre los distintos átomos. Si quisiéramos desatar el nudo, al dar vuelta la flechita donde se encuentra el defecto, la banda elástica nos obligaría a dar vuelta la siguiente, y luego otra más, y así hasta llegar a la punta de la molécula. De nuevo, la configuración local no se puede desarmar linealmente, se trata de un defecto topológico.

Como este defecto se puede mover a lo largo de la molécula, estamos ante un solitón. La energía está concentrada en el lugar donde está la banda elástica más estirada, es decir en el defecto. Por esta razón, podemos considerarlo con todo derecho una partícula.

Tanto el cable como la molécula son objetos unidimensionales. Luego tanto sus excitaciones elementales cuanto las solitónicas se moverán en una dimensión. Pero este tipo de fenómenos existen también en dimensiones mayores.

En un plano, es decir en dos dimensiones, podemos tener exitaciones solitonicas. Por ejemplo, esto es un eskirmión:


Las flechitas como antes representan el espín, ahora de un material en forma de capa bidimensional. De nuevo, la interacción entre los átomos contiguos se puede imaginar como bandas elásticas entre las puntas de las flechitas. La flechita del centro mira hacia abajo, las del exterior hacia arriba. Si quisiéramos desarmar la configuración dando vuelta la flechita del centro, las bandas elásticas nos obligarían a girar las flechitas que la rodean, y éstas moverían las más alejadas, y así hasta llegar al borde. De nuevo, la deformación local no se puede deshacer localmente: se trata de un defecto topológico.

Este defecto topológico se puede mover, por lo que es una excitación solitónica. La excitación contiene energía concentrada en el lugar donde las bandas elásticas están más estiradas, es decir cerca de la flechita del centro. Por lo tanto, hay una concentración de energía en un punto, de nuevo asimilable a una partícula.

Similar al anterior es el llamado vórtice:


Se trata de una estructura con propiedades análogas casi en todo al eskirmión, sólo cambia el modo en el que se disponen las flechitas.

Estos dos tipos de defectos topológicos aparecen en los materiales cerámicos superconductores. Su comprensión será la clave de una revolución tecnológica en ciernes, ya que permitiría obtener superconductividad a temperatura ambiente.

Sin embargo, en dos dimensiones hay lugar otro tipo de defectos topológicos, conocidos como paredes de dominio. Como su nombre lo indica, se trata de una pared, es decir una línea tal que a un lado de ella todas las flechitas apuntan hacia arriba, y al otro lado todas apuntan hacia abajo. En este caso la concentración de energía no está en un punto, sino todo a lo largo de la pared. Es decir que este solitón no se puede interpretar como una partícula, sino más bien como un objeto extendido unidimensional.

¿Y qué sucede en tres dimensiones? Imaginemos ahora que el espacio tridimensional está lleno de flechitas. Si estamos dentro de un material podrían representar el espín de los átomos constituyentes, como en los ejemplos de más arriba, aunque también se las usa a veces para representar algo más exótico como el campo de Higgs. Lo importante es que en cada punto tienen que apuntar en alguna dirección. Esta configuración que vemos aquí es un monopolo magnético:


Las flechitas se acomodan como un erizo que se aleja de un centro común. En ese centro habrá una concentración de energía, por lo que podemos interpretar este solitón como una partícula. Este tipo de solitones se comporta como un imán con un solo polo, de ahí su nombre. En los materiales, estas configuraciones resultan fundamentales para explicar algunas transiciones de fase. En el caso del Higgs, no hemos encontrado aún tales monopolos, pero su existencia nos diría mucho acerca del comportamiento de la materia a nivel fundamental.

Pero tres dimensiones tenemos más posibilidades. Podríamos tomar las configuraciones de eskirmión o de vórtice y apilarlas para formar una estructura tridimensional. De este modo, obtendríamos una configuración posible de las flechitas en tres dimensiones. Esta configuración tendría su energía concentrada en un hilo, a lo largo del cual están apilados los centros de cada uno de los vórtices. Ese hilo se llama cuerda cósmica y juega un rol importante en la cosmología moderna.

O podríamos apilar en cambio paredes de dominio. Entonces la energía estaría distribuida en una membrana, formada por las líneas apiladas de cada pared de dominio. Esta membrana es otro tipo de excitación solitónica posible en tres dimensiones. En el caso de los materiales, tales membranas proliferan dentro de un imán viejo, y por eso pierde su imantación.
En física teórica, resulta natural considerar al tiempo como una dimensión adicional del espacio tiempo, el cual tiene entonces cuatro dimensiones. Resulta natural entonces preguntarse ¿hay defectos topológicos localizados en un punto en las cuatro dimensiones del espacio tiempo? Se trataría de un objeto cuya energía estaría concentreada en un punto del espacio durante un instante. Es decir, existiría solo durante un efímero click. Tal configuración de instantón en efecto existe, como un chasquido que aparece en los procesos cuánticos en los cuales se produce efecto túnel.

En teoría de cuerdas, la cual creemos que explica los fundamentos de la física, el espacio-tiempo no tiene cuatro dimensiones, sino diez. En ese caso, la mayor dimensionalidad permite una plétora de excitaciones solitónicas con la forma de objetos extendidos: instantones, monopolos, cuerdas cósmicas, membranas, y p-branas, es decir objetos extendidos de p dimensiones. Uno de los modelos cosmológicos más reputados del presente propone que nuestro universo es en realidad un solitón cuadridimensional en un mundo decadimensional.

¿Cómo se forman los defectos topológicos? Por efecto dominó, algo que en física se conoce como mecanismo de Kibble, por Tom W. B. Kibble.

Imaginemos una fila de fichas de dominó. Alguien la empuja en una punta originando una ola de fichas que van cayendo. Otra persona hace lo mismo en la otra punta. Eventualmente las dos olas se encuentran. En el punto de encuentro las dos olas “se traban”, formando una configuración que no se puede deshacer localmente. O sea un solitón. Si acomodamos varias filas de fichas sobre una mesa y le damos un golpe, indefectiblemente se formarán varias de esas olas que se trabarán al chocar entre sí, creando solitones.

Los defectos topológicos fueron uno de los temas álgidos de física en los 70’s y 80’s, y hoy generan infinidad de ideas en áreas de frontera de física teórica. En lo perfonal, me resultan uno de los temas mas interesantes y ricos