Palabras como físico, genio,
Nobel, diagramas, bongos resuenan con frecuencia junto al nombre de Richard Feynman.
Es bien sabido que era un hombre con unas altas capacidades intelectuales cuyas
aportaciones científicas han dejado una huella indeleble en la Física y han
marcado la evolución de esta. Ganó el premio Nobel de Física en 1965 junto con Julian
Schwinger y Sin-Itiro Tomonaga por su contribución en la electrodinámica
cuántica (QED). Teoría que fusiona los principios de la electrodinámica (teoría
que describe los campos eléctricos y magnéticos) con la cuántica (teoría que
describe el comportamiento de las partículas subatómicas). La QED proporcionó
así una descripción completa y cuantitativa de la interacción entre materia y
radiación.
A pesar de su abrumadora
complejidad, la QED se alza como la teoría más precisa jamás desarrollada por
la humanidad. Esto significa que las predicciones teóricas y las observaciones
empíricas se acercan más que en ninguna otra teoría planteada hasta el momento.
En el libro Six Easy Pieces, Feynman resalta:
El
experimento es el único juez de la verdad científica.
En el contexto de la QED,
esta validación se realiza típicamente mediante la comparación de las
predicciones teóricas con las observaciones experimentales del momento
magnético anómalo del electrón.
Este momento magnético se
califica como anómalo porque según la mecánica cuántica de Dirac, la
establecida anteriormente a la QED, el momento magnético esperado era
ligeramente distinto. Las diferentes interacciones que experimenta una
partícula subatómica, en este caso un electrón, contribuyen a su momento magnético
desviándolo del valor proveniente del modelo de Dirac. La relación del momento
magnético con el momento angular de spin se hace a partir de una constante de
proporcionalidad conocida como factor g. Según Dirac, g es igual a dos,
según la QED, g es casi 2.
Por lo tanto, la validación
experimental de la QED también se puede realizar midiento dicho factor g. Cabe
destacar que los experimentos a veces se realizan con muones, siendo estos
electrones de mayor masa. El cálculo teórico del momento magnético anómalo, o
mismamente del factor g, implica considerar todas las posibles interacciones
que estas partículas pueden experimentar, lo que conlleva un arduo y meticuloso
trabajo. Aplicando teoría de perturbaciones, podemos descomponer el problema en
una serie de términos relativamente sencillos que representan cada una de las
posibles interacciones que puede sufrir una partícula. El primer término es una
descripción básica y general del problema y los siguientes suponen correcciones
a este, cada vez más pequeñas.
El primer término de la
serie corresponde al resultado de aplicar la teoría de perturbaciones de orden
cero. Este término describe la interacción eléctrica básica entre partículas
cargadas, esencialmente reflejando la ley de Coulomb. El segundo término, correspondiente
al primer orden de perturbaciones, representa una corrección que surge de los
efectos cuánticos. En este nivel, las partículas interactúan a través de
partículas mediadoras, las cuales son bosones. Esta corrección aborda fenómenos
como la creación y aniquilación de pares partícula-antipartícula. El siguiente
término considera la interacción de las partículas mediadoras entre sí. De esta
forma, a medida que agregamos más términos, la descripción de las interacciones
se vuelve más detallada y se mejora la precisión en el cálculo del factor g o
momento magnético anómalo de la partícula en cuestión.
Estos términos pueden
expresarse matemáticamente en función de una constante conocida como estructura
fina, la cual se observó y definió teoricamente años antes. Experimentalmente,
la estructura fina se evidencia en el desdoblamiento de los niveles de energía
observados cuando se dispone de una buena resolución experimental. Este
desdoblamiento procede del acoplamiento espín-órbita y de correcciones
relativistas. Fue observado por primera vez por Albert A. Michelson y Edward W.
Morley en 1887. Más adelante, Arnold Sommerfeld definió teóricamente esta
constante, la cual es adimensional y tiene un valor aproximado de 1/137.
Para digerir mejor estos
conceptos, consideremos la siguiente analogía. Imaginemos que un día haciendo
limpieza en casa nos topamos con esos teléfonos móviles antiguos que nos da
pena vender o reciclar, pero que ya no utilizamos. Movidos por la nostalgia,
encendemos los móviles y nos proponemos jugar con sus cámaras tratando de
fotografiar una inocente hormiga que pasea por el mueble. Con el móvil de hace
20 años, la hormiga apenas se distingue, apareciendo como un pequeño manchurrón
en la superficie del mueble. Con el móvil de hace 10 años, es probable que
podamos percibir que este manchurrón tiene una forma reconocible, con cuerpo y
cabeza. Ahora, tomamos la misma fotografía con nuestro teléfono móvil actual,
activamos la función macro y seguramente podamos distinguir incluso las patas y
antenas de la hormiga. Si optamos por tomar muchas fotografías de la hormiga,
podremos observar su movimiento, cómo interactúa con el entorno e incluso con
otras hormigas. En resumen, una buena resolución en nuestro experimento nos
permite apreciar la intrincada complejidad que conforma a este insecto, su
estructura fina.
Volviendo al mundo cuántico,
se han llevado a cabo numerosos experimentos a lo largo de la historia con el
fin de obtener mediciones precisas del factor g (o análogamente del momento
magnético anómalo). Estos experimentos se realizan en aceledarores de
partículas de renombre internacional como el Fermilab en Estados Unidos o
J-PARC en Japón. Estas mediciones también se pueden realizar con trampas
atómicas, como la conocida trampa de Penning, donde se confinan
partículas cargadas para su estudio en ambientes controlados y aislados del
exterior. En las últimas décadas, la precisión de las
medidas ha alcanzado niveles extraordinarios, del orden de 10-12, es
decir, 0.000000000001.
Fig. 1 Experimento para medir el factor g del muon en el laboratorio Fermilab (Ilinois, EEUU). Fotographer: Reidar Hahn.
En este contexto, la gran
aportación de Feynman fue desarrollar un sistema sencillo, visual y preciso para
calcular los términos de la teoría de perturbaciones de la QED; los conocidos diagramas
de Feynman. Estos fueron introducidos por primera vez en su artículo «Space-time
approach to quantum electrodynamics» en 1949. Si bien su simplicidad y
capacidad para representar conceptos complejos de manera visual fueron claves
para su éxito, no hay que subestimar la brillantez inherente a estos diagramas.
De hecho, es precisamente esta dualidad la que ha propiciado que los diagramas tuvieran
un vasto impacto en la física teórica.
La verdadera comprensión de
un concepto radica en la capacidad de transmitirlo de manera sencilla y
adaptada al interlocutor. Se atribuye a menudo a Einstein una frase que resume
esta idea: «No comprendes realmente algo a menos que seas capaz de explicárselo
a tu abuela». Aunque no hay evidencia de que Einstein haya pronunciado estas
palabras, muchos científicos comparten su perspectiva y han expresado ideas
similares. La verdadera comprensión es esencial tanto para la creación como
para la transmisión del conocimiento.
Aunque en lo que respecta a
la transmisión del conocimiento, ser un excelente divulgador requiere más que
habilidades técnicas. Se necesita carisma y una buena conexión con el mundo que
nos rodea, características que Feynman poseía en abundancia. Su personalidad
carismática, su sentido del humor y su aprecio por los aspectos no científicos
de la vida lo hacían excepcionalmente capaz de conectar con su audiencia. Tanto
es así que las clases que impartió a estudiantes de Física en Caltech tuvieron
tal popularidad que se retransmitieron en la televisión pública de Estados
Unidos en varias ocasiones.
Las clases impartidas por
Feynman fueron compiladas y publicadas en forma de libro bajo el título The
Feynman Lectures on Physics cuyas versiones resumidas son Six Easy
Pieces y Six Not-So-Easy Pieces. Six Easy Pieces es una introducción
amena a la Física que rebosa de ejemplos, curiosidades y deducciones lógicas. El
libro aborda una amplia gama de temas de manera didáctica y explicativa,
evitando ecuaciones y desarrollos matemáticos complicados. Esta característica
hace que la obra sea accesible a un amplio público y no sólo sea útil a los
estudiantes de la carrera. Six Easy Pieces ha alcanzado un estatus de
bestseller y se encuentra entre los libros de Física más vendidos de la
historia, junto con obras icónicas como «Cosmos» de Carl Sagan y «Breve historia
del tiempo» de Stephen Hawking. Lo más sorprendente es que Six Easy Pieces
es una transcripción de las clases universitarias de Feynman, y no un libro
escrito específicamente con fines de divulgación científica.
Un hecho curioso es que sus
clases tenían un público dinámico, lo que en un principio se pensó y diseñó
para los estudiantes, estos con el paso del tiempo iban dejando de asistir. Por
otro lado, compañeros de departamento y otros investigadores acudían más a las
clases. El propio Feynman comenta en el prefacio del libro que las clases
estaban pensadas para incentivar el entusiasmo de los estudiantes y que este
perdurara en el tiempo. Quería impartir las clases de forma diferente y que los
estudiantes salieran con una base sólida de conceptos. Las clases teóricas eran
complementadas con clases de problemas y de laboratorio que impartían otros
profesores. Pero entonces, ¿por qué a los estudiantes les dejó de interesar?
En mi propia experiencia,
los estudiantes de primero de Física se sienten muy abrumados por la cantidad
de materia nueva que aprender y, además, aprenderla de una forma muy diferente
a la que se viene haciendo en la escuela. Viendo las clases de Feynman, puedo
imaginarme la disonancia que había entre las clases teóricas y las de problemas.
De hecho, como él mismo comenta, tan sólo un 10% de los estudiantes acababa con
un buen entendemiento de la materia, resolvía bien los problemas de los
exámenes y trabajaba activamente con el material que se les proporcionaba. Este
resultado llevó a Feynman a cuestionarse la utilidad de sus clases, quizá ni a
ese pequeño porcentaje, ni al restante, les hacía falta este experimento de
enseñanza alternativa.
Sin embargo, es innegable el
impacto positivo que las clases de Feynman y su enfoque pedagógico tuvieron en
sus oyentes, a pesar de que este impacto no se viera reflejado en el porcentaje
de alumnos que obtuvieron calificaciones sobresalientes en la asignatura. Y es
que un profesor tiene el poder de influir considerablemente en la vida de sus
estudiantes, tanto de manera positiva como negativa. Es probable que muchos de
los lectores de estas líneas recuerden experiencias negativas en la escuela
debido a profesores que les generaron incluso aversión hacia ciertas
asignaturas. Este problema también es común en la universidad, donde un alto
porcentaje de profesores carece de vocación por la enseñanza. Esto hace que la
dificultad para aprender una asignatura se multiplique por un factor que no me
atrevo a cuantificar.
Del mismo modo, en el
entorno laboral, una persona que posee cualidades como el carisma, el respeto y
la inteligencia es fácil de seguir y puede formar un equipo altamente
competente de individuos motivados por alcanzar un objetivo común. Es lo que
podemos denominar como un líder. Por otro lado, un jefe, no siempre se gana el
respeto de sus empleados, y estos lo siguen sin motivación ni confianza en sus
ideas, simplemente porque necesitan un salario a fin de mes. Richard Feynman
fue un líder en el verdadero sentido de la palabra. Un claro ejemplo de esto se
evidenció en el famoso Proyecto Manhattan, donde su habilidad para innovar,
enseñar, y dirigir fue fundamental. Gracias a su excepcional capacidad de
razonamiento alternativo e innovación, Feynman encontró su lugar en el mundo
académico, trabajando en las mejores universidades de Estados Unidos y
consolidando su reputación como uno de los físicos más influyentes de la
historia.
Además de los logros científicos de Feynman, es
importante recordar que también era una persona común, con sus propios
problemas y desafíos de la vida cotidiana. A una edad temprana, Feynman se
enamoró profundamente de Arline Greenbaum. Alirne fue diagnosticada de
tuberculosis muy joven. Aun así, decidieron formalizar su amor en matrimonio.
Durante su tiempo en Los Álamos, donde trabajaba incansablemente en el proyecto
Manhattan, Arline se mudó a Albuquerque, una localidad más cercana al recinto,
para que pudieran pasar más tiempo juntos los fines de semana. Pero la
enfermedad no les dio tregua, y trágicamente falleció en Albuquerque.
Este trágico suceso, combinado con el profundo
debate moral que le supuso su participación en el proyecto, tuvo un impacto
devastador en Feynman. Durante su proceso de duelo, recibió una oferta de
trabajo de la Universidad de Cornell, en Nueva York. Consciente de que la
oferta se basaba en su renombrada reputación y en las grandes expectativas que
se tenían de él, Feynman experimentó una fuerte presión que llegó a hacerle
cuestionar si merecía el puesto. En una entrevista para la BBC, admitió que en
esos momentos pensó: No he hecho nada
importante y nunca voy a hacerlo.
Sin embargo, también se recordó a sí mismo: Yo solía disfrutar la Física y las Matemáticas, y
porque solía jugar con ellas, nunca lo vi como algo muy importante. Así que
decidí que iba a hacer cosas sólo por el disfrute de ellas. Feynman encontró una lección valiosa en esta experiencia: la
importancia de encontrar un propósito más allá de la presión por el éxito y el
reconocimiento externo. Para él, este propósito radicaba en el simple disfrute
de hacer ciencia. Esta perspectiva le permitió liberarse de la presión tanto
interna como externa y enfocarse en lo que realmente le importaba, el placer
intrínseco de la exploración científica y el descubrimiento.
Y es por esto mismo por lo que yo también estudié
Física, por el placer de conocer, aprender e investigar. Aunque tengo que
admitir que he descubierto a Feynman un poco tarde. Opté por la rama
experimental de la carrera y poco me hablaron de él. Sabía lo típico, básicamente
los adjetivos que he enumerado al principio del texto. Pero informándome para
realizar este escrito es cuando de verdad le he descubierto. En mi opinión, se
disfruta mucho viendo las clases que impartió en Caltech y se las recomiendo a
todo aquél a quién le interese la Física. Pero también creo que se saca más
jugo tanto a las clases como al libro Six Easy Pieces cuando sabes de lo
que habla. Creo que, habiendo estudiado la carrera, o estando en ello, es
cuando realmente puedes disfrutar de su genuina forma de explicar.
Eso es lo que más me ha maravillado de Feynman, su
capacidad para enseñar, divulgar y presentar conceptos complejos de forma
sencilla y accesible. Si bien este proceso conlleva una pérdida de rigurosidad
de forma inherente, también es cierto que acerca las ciencias a la sociedad. Pero
el impacto de saber divulgar va más allá de eso. Presentar de forma entendible nuestro
trabajo nos ayuda a conectar con otras personas, ya sea con la audiencia en un
congreso, con entrevistadores en un proceso de selección laboral o con los
colegas en un bar. Para una reflexión más profunda sobre este tema, recomiendo
el capítulo «Feynman y la tensión entre la rigurosidad y la pedagogía» de Tomás
Sánchez.
Para terminar, me gustaría admitir que tengo sentimientos encontrados al leer (y
escribir) este tipo de textos sobre los grandes científicos de la historia.
Aquí resaltamos y ensalzamos las aptitudes del científico en cuestión y puede parecer
que sólo los genios pueden estudiar Física, pueden hacer ciencia y pueden realmente
hacer contribuciones a esta. Pero esto no es cierto. Tampoco creo que todo el
mundo pueda dedicarse a este negocio. Sin embargo, es importante remarcar que
la ciencia se construye gracias a la colaboración de muchas personas con
diferentes aptitudes.
Sin ir más lejos, en el
proyecto Manhattan, el cual hemos mencionado antes, es innegable la importancia
de los físicos más brillantes que participaron en él. Sin embargo, sería
injusto no reconocer la contribución de cientos de personas que también
desempeñaron roles fundamentales. Desde los conocidos como ordenadores
humanos, en su mayoría mujeres, hasta
los ingenieros que montaron la bomba en sí. Sin olvidar a los informáticos que
desarrollaron los primeros ordenadores. Esta lista apenas rasca la superficie
de las numerosas contribuciones que hicieron posible el éxito del proyecto.
Este fenómeno no es exclusivo
del pasado; de hecho, se observa con frecuencia en la ciencia contemporánea. El
director de un centro de investigación o el jefe de un departamento son las
figuras más visibles, pero son los técnicos, estudiantes de doctorado y
postdoctorados quienes llevan a cabo la mayor parte del trabajo científico. Aun
así, su contribución es menos reconocida y suelen enfrentarse a condiciones
laborales precarias.
Y acabo resaltando una idea.
A menudo nos centramos únicamente en los logros académicos de una persona, pero
es importante reconocer que la capacidad para liderar y trabajar en equipo
también es fundamental. En el mundo científico, la brillantez individual es
indudablemente valiosa, pero la habilidad para comunicar y transmitir ese
conocimiento es igualmente crucial. Sin las aptitudes necesarias para compartir
y difundir un trabajo, las contribuciones pueden quedar perdidas entre los
miles de artículos científicos que se publican al año. Me pregunto si Feynman
hubiera alcanzado el mismo nivel de éxito si hubiera carecido de empatía y
habilidades sociales. Quizá sus famosos diagramas hubieran caído en el olvido. O
quizá sólo los físicos teóricos sabrían de su existencia. Tal vez ni yo estaría
escribiendo ahora sobre Richard Feynman, ni tú leyendo sobre él. No sé, ¿Tú qué
opinas?
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