Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 26 de Enero, 2014, 14:15

Hay veces que uno se entera de algo en la personalidad de un científico casi de casualidad. Muchas actitudes y caracteres pueden no mencionarse en los artículos de divulgación o de texto. En estos días encuentro el discurso Nobel de Wolfgang Pauli, 13 de diciembre de 1946. Al comienzo:

La historia del descubrimiento del "principio de exclusión", por el que he recibido el honor del Premio Nobel en 1945, se remonta a mis días de estudiante en Munichs. Aunque en la escuela en Viena ya había gaado algún conocimiento de la física clásica y la entonces nueva teoría de la relatividad de Einstein, fue en la Universidad de Munich donde fui introducido por Sommerfeld en la estructura del átomo, algo extraño desde el punto de vista de la física clásica. No me libré de la conmoción que todo físico, acostumbrado al modo de pensar clásico, experimentaba cuando llegaba a conocer por primera vez "el postulado básico de la teoría cuántica" de Bohr.

El entender las causas que llevan a ese postulado, proponer un modelo que lo explique, fue gran parte del impulso que llevó al desarrollo de la mecánica cuántica. Pero en los tiempos que Pauli describe, todavía no se había llegado a tener un modelo explicativo, y solamente cabía aceptar el postulado, y ver de extenderlo. Sommerfeld y otros fueron los que llevaron el trabajo de Bohr más allá, incorporando por ejemplo nuevos números cuánticos, que explicaban otras "órbitas" de electrones. Pauli mismo colaboraría en esos desarrollos.

En esa época había dos aproximaciones a los difíciles problemas relacionados con el cuanto de acción. Una intentaba llevar un orden abstracto a las nuevas ideas buscando una clave para traducir la mecánica y la electrodinámica clásica en un lenguaje cuántico que constituiría una generalización lógica de las mismas. Esta fue la dirección tomada por el "principio de correspondencia" de Bohr.

A veces se olvida que tanto la relatividad como la cuántica tienen a la física clásica como uno de sus límites, para velocidades bajas la primera, y para números cuánticos grandes la segunda. Y acá leo algo que no conocía sobre Arnold Sommerfeld (tanto Pauli como Heisenberg fueron estudiantes de doctorado de Sommerfeld en Munich, y varios otros):

Sommerfeld, sin embargo, a la vista de las dificultades que bloqueaban el uso de los conceptos de los modelos cinemáticos, prefería una interpretación directa, lo más independiente posible de los modelos, de las leyes de los espectros en términos de números enteros, dejándose llevar, como Kepler hizo en cierta ocasión en su investigación del sistema planetario, por una sensación interna de armonía. Ambos métodos, que no me resultaban irreconciliables, me influyeron. La serie de números enteros 2, 8, 18, 32 que daba las longitudes de los períodos en el sistema natural de elementos químicos, era celosamente discutida en Munich, incluído el comentario del físico sueco Rydberg de que estos números son de la forma simple 2n2, si n toma todos los valores enteros. Sommerfeld trató especialmente de relacionar el número 8 con el número de vértices de un cubo.

Desconocía esa posición de Sommerfeld. Ciertamente, como señala Pauli, recuerda a los intentos de Kepler y sus modelos de los sólidos platónicos. Pero también es notable que se sepa tan poco de esa inclinación de Sommerfeld. Sin conocer la historia de la ciencia, vemos que lo que sobrevive es lo exitoso, y como el intento de Sommerfeld se reveló no fructífero, seguramente fue olvidado. Pero hay que rescatar estos comentarios, como el de Pauli, para ayudar a entender que la ciencia es una actividad humana.

El tema de principio de exclusión es fascinante, y está ligado con el problema de explicar la relación entre spin y estadística (Einstein/Bose o Fermi, bosones o fermiones). En la fuente que cito abajo, también hay un "paper" de Pauli donde explica cómo aparece esa relación por la influencia de la relatividad. Pero no parece que sea un tema claro de explicar (ver el post que menciono más abajo).

Encuentro el texto de arriba en la excelente recopilación de "papers" "Los sueños de los que está hecha la materia" de Stephen Hawking. Ahí está la "lecture" completa. Espero en poco publicar lo que escribe luego Pauli sobre Bohr.

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El problema de explicar spin y estadística
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Bohr y Heisenberg: Primer encuentro
Pauli, Dirac, Heisenberg y la religión

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
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Por ajlopez, en: Ciencia