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CAUTION: THESIS WRITING IN PROGRESS!

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viernes, diciembre 23, 2011

Polaris

Ver una peonza girar siempre es algo hipnótico. Suele trasladarse poco a poco y a veces choca con una farola o cae entre dos baldosas. Rota y rota a gran velocidad haciendo que los colores se difuminen y veamos nuevas mezclas. A medida de que la gravedad hace su efecto se inclina, girando lentamente, sin llegar a caer, es lo que se llama precesión. A veces, si la hemos lanzado con mucha energía (después de mucha práctica) no sólo girar lentamente sino que, además, tiene un movimiento extraño, un cabeceo, desafiando a Newton, es lo que se llama nutación.

Como la Tierra gira sus movimientos se pueden calcular con exactitud, como los de una peonza: traslación alrededor del Sol (un año), rotación (días y noches), precesión (el cambio de los equinoccios en lo que se conoce como el año platónico: 25776 años) y nutación (1385 cabeceos en cada año platónico).

Resumiendo de otra manera: el movimiento de precesión es el causante del cambio de orientación del eje terrestre. Está inclinado 23º respecto a la perpendicular del plano del Sistema Solar (y por eso tenemos las estaciones, invertidas en cada Hemisferio) pero debido a la precesión este eje que atraviesa la Tierra apunta a sitios diferentes. ¿Pero se nota?

A los que me hayáis acompañado a ver las estrellas seguro que esto os suena: la estrella polar, Polaris, una de las estrellas de la Osa Menor, nos indica el Norte. Así no nos perdemos. A su alrededor gira el firmamento y si dejamos una cámara de vídeo apuntando a ella veremos una bonita foto con un punto en medio (Polaris) y circunferencias concéntricas creadas por las otras estrellas al acelerar el tiempo. ¿Porqué señala el Norte? Por pura casualidad. De hecho no es exactamente el norte, pero para los casos prácticos (perdido en mitad del Bosque o en una carretera sin indicaciones), sirve de sobra.

Debido a la precesión de la Tierra en otros momentos de la historia la estrella Polar no indicaba el norte, a veces lo indicaba otra estrella cercana, a veces ninguna. Osea que ahora tenemos suerte pero hace años no la tenían tanto. Habría que esperar otros 25776 años para que la estrella Polar fuese de nuevo nuestra guía.

Usando el estupendo programa Stellarium he simulado el firmamento alrededor del norte en diferentes épocas de la historia. Podéis observar en un circulito blanco la estrella polar y el centro de la malla radial, el origen de coordenadas, es el Polo Norte. Observad cómo no siempre es el mismo punto (casi nunca, de hecho).

Así se ve el cielo la noche del 23 de diciembre cerca de mi casa (Galapagar, noroeste de Madrid, unos 40º Latitud Norte):

Y así lo vio el descubridor Cristóbal Colón en su primer viaje a América, el 10 de septiembre en mitad del Océano Atlántico:

Y así lo observó el vikingo Erik Thorvaldsson (Erik el Rojo) en su segundo viaje a Groenlandia en el año 985, alejado de la costa de Islandia:

Y así era el cielo que observaba la astrónoma y matemática Hipatia de Alejandría en el año 400, afinando sus medidas de los astros:

El mayor de todos fue el sabio griego Hiparco de Nicea que, entre otros logros alucinantes, fue capaz de medir esta precesión (¡en el corto tiempo de una vida humana!) con asombrosa exactitud: calculó que el punto de Aries se desplaza 45 segundos de arco al año (en realidad son 50 segundos y pico de arco). Las medidas las podía haber hecho una noche del año 130 antes de Cristo en un cielo observado como éste:


¿Y cómo será el cielo en el año 3000? Aquí lo tenéis (cerca de mi casa):

Ahora veamos una noche entera en Alejandría, tal y como la observaba Hiparco cuando estaba dirigiendo la Gran Biblioteca:

El punto rojo es el Norte y la Osa Menor, a lo largo de seis horas de noche, rodea ese punto (la flecha amarilla os indica la trayectoria), como podéis ver no hay ni grandes estrellas ni la polar es ahora una referencia, ¡mucho más difícil era orientarse y tomar medidas!

El gran Hiparco fue capaz de medirlo, llevando la matemática y astronomía griega a su máximo esplendor. Más no se podía hacer, el siguiente paso necesitaba matemáticas más modernas y mediciones más precisas (como desarrollaron los árabes) y mejores instrumentos (el telescopio de Galileo), pero sobre todo ideas atrevidas, revolucionarias. No se le hizo mucho caso a Aristarco de Samos así que hubo que esperar a Copérnico.

Hiparco consiguió, con una precisión sin parangón, dejarnos un legado astronómico increíble que fue usado por navegantes durante siglos. Sin esos meticulosos y geniales griegos no tendríamos tan valientes y soñadores aventureros.

domingo, diciembre 11, 2011

Enseñar mal debería ser un crimen

Tras explicar en sus clases con todo detalle cómo funciona un arcoiris y tras muchos esfuerzos mostrar por vez primera las ecuaciones de Maxwell, Walter Lewin, Profesor Emérito de Física del MIT, decía "Your life will never be the same". Y tenía razón.

Ya no miras un arcoiris. Lo ves, lo buscas, te deleitas con el orden de los colores en el primer arco, el orden inverso en el segundo, sacas de la cartera tu filtro polarizador y miras a través de él, observas como el cielo es más claro dentro que fuera. Sonríes y aplaudes. Vives ya de otra manera. Igual con las ecuaciones de Maxwell, junto con un par de teoremas más y tres principios físicos te puedes ir por ahí con un lápiz y un papel y no necesitas más. Tu vida ya no es lo que era. Eres superpoderoso.

En su estupendo libro "For the Love of Physics", Free Press, 2011, Walter Lewin remata con un precioso epílogo:

"It's so much more important to me for students to remember the beauty of what the have seen than wether they can reproduce what you've writen on the blackboard. What counts is not what you cover, but what you uncover!

My goal is to make them love physics and to make them look at the world in a different way, and that is for life! You broaden their horizon, which allows them to ask questions they have never asked before. The point is to unlock the world of physics in such a way that it always try to show my students the forests, rather than take them up and down every single tree."
Tipos como éste, que dan clases de física espectaculares, son los que a D. y a mí nos motivan a seguir cuando a nuestro alderedor esto no prima. Feynman les daría caña. Queremos ser también como él, pero somos mucho más débiles.

¿Saben porqué el MIT es maravilloso? No sólo por el dinero y la historia, sino por los tipos que dan clase allí. Vale, sus egos no entran por la puerta, pero por encima de todo aman lo que hacen. Disfrutan enseñando (al menos más de la media que aquí, en nuestras anquilosadas universidades). Allí les dan un premio al mejor profesor. ¡Un premio! Aquí da exactamente igual. En efecto, ¿para qué esforzarse? No van a conseguir mejor sueldo, de hecho es tiempo perdido, son menos competitivos en los papeleos, publican menos. Pero la física no va de papeleos, ni de pilas de papers. Va de tizas y pizarras. Va de acuchillarse con hipótesis y demostraciones. Va de Bohr y Einstein en congresos estrujándose el coco día tras día, de la misteriosa interpretación Bohmiama, de la diversión de Feynman y la contundencia de Landau.

Y no, no me vale decir que hay que separar: unos a investigar y otros a enseñar. Porque eso es una gran falacia, no se cumple que sean excluyentes. Y dudo mucho que uno sea un buen investigador si no sabe enseñar bien. Enseñando bien, aprendes. Y mucho. Te expones a la crítica continua de tus ideas, apagas tu ego y admites errores y los buscas en la pizarra, y el duelo de mentes comienza. Michelson, Millikan, Zeeman, Faraday, Young, buenos experimentales, ¿malos investigadores? ¿Malos teóricos? Mala falacia.

Me juego un meñique a que en esta lista no hay más de diez profesores que enseñen en España (españoles seguro que hay).

Pero eso a casi todos los de aquí no les importa (en la práctica saben muy poco de lo importante pero demasiado de cómo agarrarse bien, ya saben, desde abajo hasta arriba). Por eso D. y yo nos desesperamos. Porqué sí nos importa.

Porque amamos la física, y si se enseña mal, debería ser un crimen.