Intro

-Jairo, el gato, el gato!

+¿Qué gato, qué dices, de qué hablas?

-¡Que tenemos el episodio del gato! ¡El del vivo o muerto!

+Pero si toca Heisenberg y la incertidumbre… Bueno es cierto que Schrodinger también dice lo de la incertidumbre… En fin, te sigo el juego… ¿de dónde saco yo ahora un gato?

-  Ese no es mi departamento.

• Ya, ni mío… Esto es cosa del de guión… ¿Tú crees que haría él de gato si le insisto?

-Hombre, y si no quiere se le obliga. Yo me encargo.

sonido de pasos corriendo

-¡ALFONSO SOY EL PELIGRO!<NOTWEB>Como en Breaking Bad que el prota se hace llamar Heisenberg</NOTWEB>

>¿Y esta imitación del de Breaking Bad? ¿Ya estáis con el programa de Heisenberg?

- Es hora de que por fin hagas algo por este programa. Toma, ponte estas orejas de gato, y di miau.

>¿Cómo que miau? … ¿De dónde has sacado esa diadema? ¿No me digas que llevas siempre una diadema de gatito encima?

-NO HAY TIEMPO PARA PREGUNTAS, SÓLO PARA LA CIENCIA. ¡Ah! Y lo mismo estás muerto que lo mismo no.

> ¿QUE?

• DENTRO INTRO

> ¿Cómo que lo mismo estoy muerto que lo mismo no? ¡NO HUYAS, COBARDE!

• ¡Uy! ¡Qué bien te quedan las orejas esas de gato Alfonso!

> Tú cállate

• Grrr, que me saca las garras el gatito

> Basta

Cabecera

Desde que el ser humano tiene memoria, siempre ha mirado al cielo. Estrellas, planetas,  constelaciones y demás movidas del inmenso, insondable, oscuro, aterrador, insultantemente largo a lo ancho y ancho a lo largo, caótico por naturaleza y nada acogedor espacio. Pero… ¿conoces el origen de sus historias? Empieza Astro.

Historia

Nos situamos en la Alemania de principios del siglo 20. Un frío y oscuro diciembre de 1901 nacería una de las mentes más brillantes de la física moderna, una que revolucionaría la física cuántica del momento al entendimiento moderno. Pero no nos adelantemos.

<NOTWEB> La W de Werner se lee como una una V, Verner. <\NOTWEB>

Werner Heisenberg fue educado siguiendo los estándares del siglo 20 y desde pequeñito mostró capacidad e interés por la matemática y la física. En 1920 ingresa en la universidad de Múnich, e intenta especializarse en matemáticas puras. Sin embargo, los profesores le aconsejan que se acerque a la física atómica, que estaba más moda en esa época y tendría más oportunidades laborales.

Así fue como un joven Heisenberg, de tan sólo 23 años, se fue al instituto de Física Teórica de Copenhague. Allí tomaría café con Bohr y Albert Einstein, cuando Einstein acudía desde Berlín claro, lanzando su carrera científica hacia el estrellato desde los hombros de los gigantes del momento. Que es una forma de hablar, claro. Einstein medía metro setenta y Bohr era un poco más bajito… En fin, ya me entendéis.

Hagamos ahora un pequeño salto en el tiempo. Más adelante explicaremos la contribución de Heisenberg a la mecánica cuántica, y las implicaciones del principio de incertidumbre. Esta fue su gran obra científica, la que le valió el Premio Nobel de Física con tan solo 31 años. Pero, sin duda, su mayor contribución a la historia fue… su no contribución al desarollo de la bomba atómica nazi.

Saltando todo el tema de su premio Nobel al que volveremos luego, en 1935, Heisenberg empieza su etapa como profesor e investigador en la prestigiosa universidad de Múnich. Sin embargo, el gobierno del momento prohíbe la enseñanza de la llamada “ciencia judía”. Es decir, prohíbe enseñar física cuántica y relativista, simplemente porque sus principales impulsores eran judíos. Sin otro remedio, Heisenberg se adapta a la situación y se dedica a enseñar física atómica.

La gran reputación de Heisenberg como físico llamó la atención del gobierno alemán de 1938. Los nazis estaban desarrollando su bomba atómica y acababan de encontrar el candidato ideal para liderar el proyecto. Sin muchas opciones, Heisenberg fue forzado a ponerse al frente de la investigación.

En septiembre de 1941, Heisenberg abandonó Alemania para visitar a su colega Niels Bohr en Copenhague. Es allí donde Heisenberg le cuenta todos los detalles del estado actual del proyecto a Bohr, llegando incluso a dibujar un modelo con datos reales. Este acto, que sólo puede recibir el nombre de alta traición, tenía un único objetivo: hacerle saber al gobierno estadounidense que el desarrollo de la bomba atómica por parte de los nazis no estaba tan avanzado y mandar el mensaje de “no os deis mucha prisa que aquí no van tan bien”.

Cuando Bohr traslada la información a sus amigos del proyecto norteamericano, los científicos respiran aliviados. Las cantidades de uranio utilizadas por Heisenberg no eran las correctas para fabricar una bomba atómica. En lugar de un arma de destrucción masiva, los nazis estaban, sin saberlo, en camino de construir una central nuclear para generar energía. No es que los estadounidenses fueran ganando la carrera del átomo, es que Heisenberg, sencillamente, se había perdido por el camino.

La guerra en Europa llega a su fin con la caída de Berlín. Mientras los juicios determinan la culpabilidad de los distintos miembros de la maquinaria nazi, los científicos alemanes son retenidos por el ejército aliado. En este período, las residencias habituales de todo el personal alemán se llenaron de micrófonos para poder espiar todas sus conversaciones.

<NOTWEB> Te dedico la narración del siguiente fragmento. Creo además que hacer un fade-out de la música en el “las conversaciones entre científicos mueren” puede ser brutal <\NOTWEB>

Una de estas grabaciones detalla como el 6 de agosto de 1945, a través de una retransmisión de la BBC, un grupo de científicos alemanes descubrieron con horror la magnitud de la bomba atómica lanzada sobre Hiroshima. Mientras el número de víctimas crecía y crecía con cada anuncio de los locutores, las conversaciones entre los científicos de la sala se iban apagando. Nadie se atrevía a apartar la vista ni a dejar de escuchar. Finalmente, uno de los científicos suspira y rompe la tensión con una frase lapidaria:

—No podríamos haberlo hecho en Alemania. No teníamos el coraje moral para recomendar al gobierno que empleara 120.000 hombres solo para construir esa… cosa.

Las palabras intentan llenar el vacío que ha dejado la demoledora explosión. “No teníamos suficiente dinero”. “El gobierno no sabía lo que nos pedía”. “De todas formas, no nos habrían hecho caso”.

La noche siguiente, los micrófonos ocultos captaron a Heisenberg explicando a sus compañeros, con asombroso detalle, cómo se había construido la bomba nuclear. Con solo el informe de la radio como referencia, calculó las cantidades exactas de uranio utilizadas, el diseño del artefacto e incluso describió con precisión la reacción en cadena que la detonó. En un solo día, resolvió lo que no había conseguido en años de trabajo.

Como ya estaréis sospechando, Heisenberg nunca se perdió por el camino. Simplemente decidió que no iba a llegar a esa meta. Gracias a su decisión, los nazis no tuvieron bomba atómica. Nadie sabe qué hubiera pasado si hubiera tenido éxito en su investigación. Y, por suerte, no tenemos que averiguarlo.

Esta es una de las teorías que discuten los historiadores sobre esos acontecimientos, también se especula con que Heisenberg tanteó a Bohr para intentar pactar una suerte de “no desarrollo de bombas”. También se cree que Heisenberg y Bohr no se entendieran bien y hubiera un fallo de comunicación entre ambos. Nosotros nos quedamos con la versión que os hemos contado.

La incertidumbre

Dejemos por un momento la guerra a un lado y centrémonos en lo que realmente catapultó a Heisenberg al estrellato científico. Es hora de volver a su gran legado: el principio de incertidumbre.

El trabajo que llevó a Heisenberg a ganar el premio Nobel de Física en 1932, fue su revolucionaria descripción de los sistemas cuánticos. En particular, su enfoque para tratarlos de manera menos concreta y más matemática. El resultado fue la famosa formulación del principio de incertidumbre.

Este principio puede resultar bastante complejo, pero la explicación clásica es sencilla. Imagina que tienes un electrón dando vueltas en torno a un átomo. Además, quieres saber exactamente su posición y velocidad en todo momento. Coges el mejor de tus láseres, apuntas con mucho cuidado. Pulsas un botón y lanzas un fotón al lugar donde debería estar el electrón. Si el fotón golpea el electrón… ¡Enhorabuena!, ¡has averiguado su posición! Como el fotón y el electrón son muy parecidos, es como si hicieses chocar dos canicas. El choque altera el movimiento del electrón, cambiando su velocidad de forma impredecible y claro… Si para medir algo tienes que alterarlo… Ya no es tan buena forma de medición pues interfiere con el resultado.

Sin embargo, esta es la explicación para entendernos en casa. El problema de la incertidumbre es más complicado que lanzar fotones como si fueran canicas y ver cómo se chocan.  La genialidad de Heisenberg fue expresar las reglas cuánticas en forma de matriz. Sí, esas cosas con columnas y filas que tanto miedo dan a los estudiantes. Pero hay un problema con las matrices. Resulta que tienen un efecto muy puñetero: su multiplicación no es conmutativa. El orden de los factores sí altera el producto. Con los números, sabes que 3 x 2 es 6 (además de las ofertas del súper), al igual que 2 x 3 también da 6. Pero con las matrices no. No es lo mismo hacer A × B que B × A. Y no me preguntes por las divisiones, que esas hay veces que ni siquiera son posibles.

La raíz de la incertidumbre proviene de la dualidad onda-partícula de la luz. Cuando la luz se mueve, es una onda. Pero también interactúa como una partícula. Los electrones, al igual que otras muchas partículas subatómicas, comparten esta dualidad con la luz.

Así pues, imaginemos que tenemos una linterna apuntada a la pared, y que encendemos la luz. Sabemos desde dónde se origina la luz, y sabemos a donde llega. Sabemos que las zonas más iluminadas de la pared están recibiendo más fotones que las zonas a oscuras. Pensando en una onda, claramente la parte más iluminada sería el centro de la onda recibida. Pero, ¿cuánto ha tardado realmente cada fotón de luz en llegar? ¿Ha rebotado el fotón en el interior de la linterna antes de llegar a la pared? ¿Realmente la luz de la pared proviene sólo de la linterna?

Tenemos una idea bastante clara, más o menos, del viaje que sigue la luz. Por ejemplo, podemos estimar que un 90% debería llegar directamente a la parte más iluminada de la pared. Otro 8% quedaría en el borde de esa pared. Un 1% rebota contra el polvo que hay en el aire, y me queda un último 1% que está rebotando por la habitación de maneras imprevistas.

¿Cómo podemos asegurarnos de saber exactamente a dónde va la luz? Bueno, podemos usar un tubo lleno de espejos. Así la luz rebotaría en el interior del tubo, hasta salir por el otro lado. Pero si un fotón rebota mucho en las paredes de un espejo, tendré menos idea de la velocidad de ese fotón concreto. A más información tengo sobre la propagación de la onda, más información pierdo del fotón.

Y al revés el problema es el mismo. Supongamos que utilizamos ahora un medidor de fotones último modelo. De igual manera que si pones un dedo en el agua después de lanzar una piedra, el medidor interactúa con la onda. Y hará que la onda se choque y rebote en distintas direcciones. Conoceré más detalles de los fotones concretos, pero, claro, perderé información de la onda que los describe al interactuar con ella para medirla.

Esto es el principio de incertidumbre. Nos obliga a elegir en qué queremos fijarnos de los sistemas cuánticos. Mientras no elijamos, sabremos unos detalles generales. Conoceremos más o menos dónde están las ondas y los fotones. Pero fijarnos en uno nos obligará a descartar el otro. En términos físicos, medir una propiedad colapsa el objeto cuántico a un estado. Y en este colapso, perdemos la información asociada al otro estado.

El mejor ejemplo lo dio Schrödinger <NOTWEB>SRODINGER</NOTWEB> con su gato. Tienes un gato hambriento encerrado en una habitación con una sardina envenenada durante una hora. Cuando vuelvas, existe la posibilidad de que el gato se haya comido la sardina y haya muerto envenenado. O puede ser que no, que haya olido que hay algo raro y no se la quiera comer. O que al gato no le gusten las sardinas y sea más de anchoas. Pero, hasta que no vuelvas dentro de la hora y lo compruebes, sólo tienes eso, probabilidades. El gato está vivo y muerto a la vez porque tiene probabilidades mayores que cero de haberse comido o no la sardina.

Una vez que abres la puerta y compruebas cómo está tu gato obtienes tu respuesta. El gato está vivo… ¡Maravilloso! No se ha comido la sardina. Y en ese momento, descartas todas las demás posibilidades. La posibilidad de que esté vivo es del 100%, y el resto de escenarios los reducimos a un absoluto 0%. Por desgracia, eso implica que tampoco sabrás si realmente es que a tu gato no le gustan las sardinas.

Cierre

Antes de terminar, queremos afirmar que ningún gato ha sido expuesto a comida envenenada ni encerrado en ninguna parte durante la redacción, grabación y edición de este episodio. Bueno, el gato del de edición, Leonardo, lo mismo sí ha sido encerrado un rato mientras Karaka grababa. Vale, y al de guión también lo hemos encerrado, pero es que se ha puesto muy pesado. Pero en otra habitación distinta de la de Leonardo porque le tiene alergia y se nos muere.

Hoy queremos dar las gracias a los que inventaron los materiales impermeables. Que guión ahora tiene un abrigo de estos que les resbalan las gotitas de agua, y está contentísimo. Y por supuesto, muchísimas gracias a ti por escucharnos una semana más. ¡Oh! Y a Natalia, que nos ha dicho que nos escucha en el coche de camino al trabajo. ¡Te queremos!. Si queréis nos podéis decir en qué momento escucháis vosotros este programa. Os leemos en los comentarios.

Os recordamos que podéis apoyarnos económicamente en el enlace de Kofi que está en la descripción, y apoyarnos de manera gratuita pulsando ese botón de suscribirte. Ah, y compartiendo con todo el mundo este programa.

Nos vemos en el siguiente episodio con más historietas del espacio.

¡Astro luego!