lunes, 23 de octubre de 2023

El placer del descubrimiento - Luis Ignacio García González

Capítulo 19

El placer del descubrimiento: mi deuda con R. Feynman.
(Por Luis Ignacio García González)







El cuarto de la pintura1.

Debía intentarlo ¿por qué no?, podría dar resultado, así que me dirigí resueltamente hacia lo que llamábamos “el cuarto de la pintura”, una habitación que había al fondo de la ferretería que mi padre regentaba en Luanco, un pueblo costero situado muy cerca del cabo de Peñas, en Asturias.

Entonces —en los años sesenta del pasado siglo— las pinturas no venían enlatadas, se hacían mezclando aceite de linaza y albayalde o blanco de España hasta formar una disolución espesa que había que filtrar con una tela metálica para eliminar los grumos. Después de esto se añadía una porción de secante y, al final, el pigmento que le daría el color buscado.

Los pigmentos se almacenaban en unos cajoncitos de madera que se alineaban en una estantería situada a la altura de los ojos de un adulto, y que tenían en el frente un trozo de cartón fijado con una chincheta en el que se informaba del contenido: “azul cobalto”, “verde esmeralda”, “amarillo limón”, “bermellón” … Hasta aquel día aquellos polvos habían llamado mi atención por una cuestión meramente estética: sus colores eran intensos y llamativos; pero esa tarde seleccioné el cajón del bermellón y extraje de él una porción por una razón muy diferente.

Mi profesora de Física y Química nos había contado esa mañana en el instituto la manera en la que Lavoisier obtuvo el oxígeno: “calentando un óxido rojo de mercurio”. Inmediatamente, al oír la descripción, me vino a la memoria aquel cajón que en el cuarto de la pintura guardaba el bermellón. 

—Puede que sea el óxido a partir del cual Lavoisier había obtenido el oxígeno—, pensé.

El procedimiento que había seguido el químico francés, aparentemente, no era complicado, estaba a mi alcance y me apetecía intentarlo.

En el banco de carpintero que mi padre usaba para pequeños trabajos coloqué ordenadamente un poco de bermellón —que después supe que se conocía también como cinabrio—, un tubo de ensayo y un mechero de alcohol. A continuación, ayudándome con un papel doblado, introduje una porción del polvo rojo en el tubo y empecé a calentarlo. Mientras lo hacía recordaba las instrucciones básicas que nuestra profesora nos había dado en el laboratorio:

—Hay que calentar agitando continuamente, con el tubo ligeramente inclinado y teniendo cuidado de no dirigir la boca hacia ti, ni hacia ningún compañero, para evitar accidentes.

Mientras recordaba esto, y observando como la llama azulada del mechero se coloreaba de amarillo al contacto con el vidrio, delatando la presencia de sodio, observaba cómo el color rojo inicial del cinabrio iba oscureciéndose.

Después de un rato empecé a comprobar que, en la parte superior del tubo, más fría, iban apareciendo unas minúsculas gotitas de un líquido brillante y plateado que rápidamente identifiqué como mercurio2.

En aquella época los termómetros se fabricaban con ese maravilloso metal líquido que hacía justicia a su nombre latino “hidrargyrum”, plata líquida, y cuando por accidente su depósito se rompía, era todo un acontecimiento poder jugar con aquellas esferas perfectas y relucientes que se devoraban mutuamente fusionándose en otras más grandes.

El cinabrio no es un óxido de mercurio, sino un sulfuro, así que mi —peregrina— idea de “ver” el desprendimiento de oxígeno, se quedó en nada, pero la inesperada aparición del mercurio líquido fue un descubrimiento prodigioso. Me sentí invadido de una gran alegría interior, había sido capaz de romper las ataduras químicas que mantenían al metal oculto bajo el manto rojo del cinabrio. ¡No me lo podía creer! Sonriente, sorprendido y feliz no dejaba de mirar las gotitas que oscilaban en la parte superior del tubo de ensayo; intentaba descubrir en ellas algún nuevo detalle y para ello cambiaba constantemente mi posición respecto de la luz que entraba por la ventana para poderlas observar desde todos los ángulos.

Aquella tarde, con doce o trece años, en el cuarto de la pintura, experimenté lo que después encontraría descrito como “la emoción del descubrimiento” en un libro escrito por un tal Richard P. Feynmam.

Después de aquel descubrimiento las descripciones de las reacciones químicas en mi libro de texto ya no eran lo mismo, significaban mucho más. Yo había hecho una y me apetecía hacerlas todas, así que años después empecé a estudiar Química y, al terminar, y con no poco esfuerzo, logré aprobar las oposiciones al Cuerpo de Profesores de Secundaria. Empezaba mi vida profesional y en ella iba a contar con un aliado excepcional: Richard Feynman.

 

La Física (Lectures on Physics) de Feynman.

Cuando te enfrentas a tu vida profesional como profesor de secundaria empieza una lucha que seguramente continuará hasta tu jubilación. Una cosa es volar por los cielos de las teorías recogidas en los libros y manuales, o maravillosamente explicadas por un docto catedrático en la materia y otra, muy distinta, hacerte entender por grupos —cuando yo empecé muy numerosos, cercanos a cuarenta alumnos por aula— que vienen con la idea preconcebida de que la Física y la Química son asignaturas difíciles y que, en muchos casos, no les interesan lo más mínimo. Como todo el mundo, yo también tuve que bajar a la arena y molestarme en buscar explicaciones sencillas, entendibles y entretenidas, pero que tuvieran un mínimo rigor.

Uno de mis primeros institutos fue un centro antiguo y con una biblioteca muy bien nutrida, así que allí me pasé bastantes horas intentando buscar caminos por los que pudiesen transitar la mayoría de mis alumnos y un día me encontré con las “Lectures”—realmente una traducción al castellano—, tres impresionantes tomos alargados, color rojo, con el nombre de «Feynman» dominando la portada en letras azules y bajo ellas, en letras más pequeñas, en blanco, y en tipografía más clásica: “Física”3.

Ojear el índice daba un poco de vértigo:

Volumen 1: Cinemática, Dinámica, Ondas y Termodinámica. 52 capítulos.

Volumen 2: Electromagnetismo. 42 capítulos.

Volumen 3: Mecánica Cuántica. 21 capítulos.

Impresionante. Solamente he experimentado una sensación de pequeñez e ignorancia semejante cuando me encontré con los “Principia” de Newton, “De Revolutionibus” de Copérnico o “Astronomía Nova” De Kepler. No sé si la comparación puede ser exagerada, pero el abrumador sentimiento de encontrarme frente a una obra que muy pocas personas serían capaces de escribir fue nítida y clara.

Pero si los tres clásicos mencionados son de lectura casi imposible la Física de Feynman empieza a mostrar su verdadera cara desde el principio:

Si en un cataclismo todo el conocimiento científico fuese destruido y solamente una frase pudiera pasar a las generaciones futuras ¿qué declaración contendría la mayor información con el menor número de palabras?

Yo creo que la teoría atómica: “todo está formado por átomos, pequeñas partículas en movimiento atrayéndose cuando están próximas, pero repeliéndose si se acercan demasiado.

Después de leer esto, y la maravillosa introducción en la que se discute la relación entre la Física y el resto de las ciencias, me di cuenta de que allí estaba recogida una concepción muy particular en la forma de enseñar:

-           Considerar los fenómenos naturales.

-           Pensar y discutir sobre ellos.

Es imposible aprender mucho con solo unas clases o haciendo problemas.

Todo el texto rezuma ese espíritu: partir de problemas reales y buscar una solución original, elegante y lo más sencilla posible para el problema planteado.

¿Qué es la energía? Se plantea Feynman en uno de los capítulos de Seis piezas fáciles.

Es importante darse cuenta de que en la física actual no tenemos conocimiento de lo qué es la energía…

La ley de conservación de la energía establece que hay una cierta magnitud, que llamamos energía, que no cambia en los múltiples cambios que sufre la naturaleza…. No es una descripción de un mecanismo, o algo concreto; se trata solo del extraño hecho de que podemos calcular cierto número, y que si volviésemos a calcular después de haber estado observando a la naturaleza hacer sus trucos, este número es el mismo.

Para aclarar aún más el concepto recurre a continuación a un ejemplo cotidiano y brillante: una madre le da a su hijo seis bloques de plástico para jugar. Al cabo del tiempo vuelve a la habitación y solamente ve cuatro, convencida de que no han podido desaparecer rebusca por todos los sitios hasta que los encuentra, justo lo que hizo Wolfgang Pauli en 1930 cuando reparó en que en la desintegración beta de los neutrones faltaba energía que no aparecía por ninguna parte. La solución: “alguien” la portaba. La misteriosa y elusiva partícula, prácticamente sin masa, sin carga y que no participaba en la interacción fuerte fue bautizada con un nombre muy italiano: los neutrinos. Su existencia fue demostrada experimentalmente en 1956 por Clyde Cowan y Frederick Reines.

A mí esta forma de hablar de la energía, y de un principio básico de la ciencia, me parece fantástica, muy de Feynman, a quien no le importaba admitir que no sabía algo y que definía la ciencia como la creencia en la ignorancia de los expertos.

Como buen científico habla únicamente de lo que sabe y ha podido ser sometido a prueba. Comparemos con el empeño que en los libros de texto se pone en definir la energía como “la capacidad para producir un trabajo”, definición críptica donde las haya, y circular, si reparamos en que calcular el trabajo realizado por una fuerza es la forma de evaluar la energía transferida a un cuerpo cuando sobre él se aplica una fuerza.

 

La emoción del descubrimiento y la alegría de comunicarlo.

He de reconocer que mi forma de enseñar a lo largo de treinta y cuatro años estuvo guiada por lo vivido aquella tarde en el cuarto de la pintura y por las enseñanzas Feynman. Por eso siempre he procurado que mis alumnos experimentaran aquella especie de epifanía que yo viví al descomponer el cinabrio; por eso mi manera de enseñar fue partir de la experiencia, intentando que el trabajo experimental en el laboratorio fuera el centro de gravedad de la asignatura, con el fin de descubrir pequeñas cosas, comprobar otras y desarrollar siempre la habilidad para medir, ya que la toma de datos es algo básico para el científico; son las pistas que recoge en esos interrogatorios dirigidos a la naturaleza que llamamos experimentos, y que le permitirán elaborar o comprobar una teoría que describa el fenómeno y nos permita hacer predicciones.

Recuerdo a un alumno de los etiquetados como de NEE —posiblemente la nomenclatura haya cambiado— que eligió Física y Química en 4ª de ESO. En una ocasión se dirigió a mí con una sonrisa de oreja a oreja mostrándome la libreta en la que traía anotados los datos de una experiencia para calcular el valor de la aceleración de la gravedad. Con la punta del bolígrafo apuntaba nerviosamente a un número que había al final de la hoja:

—¡Profe! ¡La aceleración de la gravedad 9,8!

Estaba realmente excitado, se había pasado la hora de clase con el resto de su equipo tomando tiempos de caída, sumándolos, haciendo medias, repitiendo las medidas, discutiendo con el grupo o revisando el montaje para disminuir los errores … Al final, poco más de un número: 9,8 m/s2, un dato que puede parecer poca cosa, pero a D… le pareció fantástico. D… había sentido, también, la emoción del descubrimiento.

Hay que decir que, a veces, los experimentos, además de suministrarnos esa íntima emoción que nos recompensa, también pueden ponernos enfrente de nuestras deducciones “a priori”, haciendo que se desmorone nuestro sentido común.

Cuando invitas a tus alumnos a que verbalicen de qué variables consideran que depende el periodo de oscilación de un péndulo simple, siempre sale la masa. Cuando se hacen las medidas correspondientes obtenemos que, en realidad, es independiente de ella. La resistencia a abandonar el juicio a priori es tal que normalmente hay que recurrir a una puesta en común de todos los grupos con el fin de comprobar que, efectivamente, la independencia es cierta, se da en todos los casos.

Una experiencia que ya se puede hacer en 2º de ESO —siempre que no se utilicen mecheros de gas — es el calentamiento, controlado, de un volumen de agua destilada. Tomando temperaturas a intervalos regulares de, por ejemplo, dos minutos, llega un momento —a 100o C— en el que todos los termómetros “se estropean”. Esto es, dejan de subir, manteniéndose tercamente en esa temperatura. El enunciado de que “mientras una sustancia está cambiando de estado su temperatura no se altera” es suficientemente conocido en este nivel, pero realmente solo se ha memorizado. El aprendizaje no es realmente significativo hasta que la experiencia se realiza y el sentido común, una vez más, pierde la partida.

No estoy muy de acuerdo con aquello de que “la Física puede ser divertida”, pero sí con la afirmación de que es apasionante y ¡cuidado! es como el rock&roll, puede llegar a convertirse en una forma de vida.

Para los profesores esta forma de trabajar trae muchas compensaciones, nuevamente Feynman nos ayuda a entender el por qué.

Fig.1 Richard P Feynman.


Compartir alegrías es muy conveniente y necesario en una profesión romantizada, pero altamente estresante y con escasas compensaciones emocionales para el profesorado.

 

A modo de conclusión.

Probablemente, si has llegado hasta aquí, consideres que en estas líneas se habla muy poco del Feynman físico, del brillante desarrollador de la electrodinámica cuántica, de las integrales de camino o, incluso, de los famosos diagramas —por cierto, ¿hay alguien más que piense que las ondulantes líneas que representan los fotones intercambiados en una interacción entre partículas podrían estar inspirados en los movimientos de las strippers? — . Es cierto, pero estoy seguro de que ese aspecto será brillantemente tratado por otras personas con mayores conocimientos, por eso he preferido centrarme en la otra cara —aunque no menos importante— de Richard Feynman, su aportación como docente. Si somos justos deberíamos de reconocer que para muchísimos profesores ha sido un verdadero referente de cómo se deben de hacer las cosas.

Y aquí, Feynman, acierta una vez más, porque su receta es que no hay receta:

Todos los estudiantes están en el aula. ¿Cuál sería la mejor forma de enseñarles? Mi teoría es que la mejor forma de enseñar es no tener ninguna filosofía, ser caótico y mezclarlo todo en el sentido que uno utiliza todas las formas posibles de hacerlo… Si consigues que no se aburran todos al mismo tiempo, mejor que mejor.

Fig.2 ¡Y el placer de contarlo!


Para complementar esa invitación a la duda, a la experimentación, al planteamiento de preguntas, “nuestro Ricky”, nos ha legado sus “Lectures” de cuya primera edición se cumplen ahora sesenta años, con el propósito de: mantener el interés de los estudiantes e incitarles a que discutan sus ideas, piensen acerca de las cosas y hablen sobre ellas.

Desde mi punto de vista el mensaje sigue igual de vigente, invitar a observar la naturaleza y tratar de entenderla. Para ello la experimentación es algo básico. Esta manera de hacer las cosas, además, puede proporcionar la inmensa recompensa de la “emoción del descubrimiento” para nuestros alumnos y “la alegría de compartirlo” para los profesores. De todas maneras, por si acaso, acostúmbrate a convivir con la incertidumbre:

Lo siento, después de muchos, muchísimos años, de enseñar y de tratar todo tipo de métodos diferentes, realmente no sé cómo hacerlo.

R. Feynman

Suerte.







Notas:
1 Nota del coordinador: esta historia y muchas otras en el libro del autor, "Historias de una ferretería".
2 No se debe de intentar repetir la experiencia descrita, el vapor de mercurio desprendido es muy tóxico.
3 Nota del coordinador: una imagen de las portadas de estos libros está en el capítulo de Pedro A. Serena.


Bibliografía:
(1) Feynman, R.P., Leighton, R. B. y Sands, M. (1977). The Feynman lectures on Physics. Massachusetts: Addison-Wesley Publishing Company for California Institute of Technology.
(2) Feynman, R.P. (2017). El placer de descubrir. Barcelona: Crítica.
(3) Feynman, R.P. (2017). Seis piezas fáciles. Barcelona: Crítica.
(4) Feynman, R.P. (2012). Cuando un fotón conoce a un electrón. RBA.


Luis Ignacio García González.
Profesor de Física y Química jubilado.
FisQuiWeb. Didáctica de la Física y la Química (Web): http://www.fisquiweb.es/



Créditos Música:
430 5.39
Filaments by Scott Buckley | https://soundcloud.com/scottbuckley
Creative Commons / Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/



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