Metáfora de Richard Feynman sobre la física y el ajedrez

Richard Feynman (muchos posts), ganador del Premio Nobel de Física en 1965, utilizó una metáfora de ajedrez para explicar la ciencia, en particular, la física. Según Feynman, descubrir las leyes de la física es como intentar descifrar las leyes del ajedrez solo observando las partidas. Por ejemplo, después de ver varias partidas de ajedrez, podrías darte cuenta de que los alfiles solo pueden moverse por las casillas del mismo color. Entonces, anotas esto como una de las “leyes” del ajedrez.

Jorge Wagensberg Lubinski, a quien tuve el gusto de conocer y con quien compartí varias comidas cuando andábamos ambos en temas de museos de ciencia (véase su biografía y nuestro obituario, que fuera alumno del gran Pere Rivera i Ferrán, de igual grato recuerdo), lo contaba así: 

"En su libro The Character of the Physical Law, el genial Richard Feynman ofrece una de sus bellas metáforas: la naturaleza se puede comparar a una colosal partida de ajedrez. Mirando la partida (observando la realidad) se pueden descubrir las reglas de juego (las leyes fundamentales de la naturaleza). El científico es el mirón de café. Hasta aquí, Feynman. Veamos ahora si la idea da para algo más,"...

De manera similar, los científicos observan el universo y tratan de descubrir las leyes que lo rigen. Al igual que el observador del ajedrez, los científicos no conocen todas las reglas desde el principio y deben descubrirlas a través de la observación y el experimento. Esta metáfora ilustra cómo los científicos descubren las leyes de la naturaleza y cómo estas leyes pueden cambiar a medida que se recopilan más observaciones y datos. Es una forma sencilla y efectiva de describir el proceso científico.

Richard Phillips Feynman (11 de mayo de 1918 - 15 de febrero de 1988) fue un destacado físico teórico estadounidense. Nacido en Queens, Nueva York, Feynman es conocido por sus trabajos en la formulación por integrales de camino en la mecánica cuántica, la teoría de la electrodinámica cuántica y la física de la superfluidez del helio líquido subenfriado. También propuso el modelo Partón en la física de partículas. Por sus contribuciones al desarrollo de la electrodinámica cuántica, Feynman recibió el Premio Nobel de Física en 1965, junto con Julian Schwinger y Sin-Itiro Tomonaga. Desarrolló un conjunto de esquemas de representación pictórica ampliamente utilizados para las expresiones matemáticas que rigen el comportamiento de las partículas subatómicas, que más tarde se conocieron como los diagramas de Feynman.

Durante su vida, Feynman se convirtió en uno de los científicos más conocidos en el mundo. En una encuesta de 1999 de la revista británica Physics World, de los 130 principales físicos de todo el mundo citados, Feynman fue clasificado como uno de los diez más grandes físicos de todos los tiempos. Feynman también ayudó en el desarrollo de la bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial y se hizo conocido para un amplio público en la década de 1980 como miembro de la Comisión Rogers, el grupo que investigó el desastre del transbordador espacial Challenger.

Recordada esta analogía gracias a este recomendable TikTok de Raúl Salazar.

@ral.salazar6 Descubriendo la Teoría Cuántica_ Los Secretos del Mundo Mágico de la Física #teoria #cuantica #fisicaquantica ♬ sonido original - Raúl Salazar

'The whole universe is very strange, but you see when you look at the details that the rules of the game are very simple – the mechanical rules by which you can figure out exactly what is going to happen when the situation is simple. It is like a chess game.'

-Richard Feynman pic.twitter.com/urVwEIJW5C

— Paul Halpern (@phalpern) March 16, 2024

“Imagine that the world is something like a great chess game being played by the gods, and we are observers of the game…. If we watch long enough, we may eventually catch on to a few of the rules…."

— Richard Feynman, The Feynman Lectures on Physics, 1963 pic.twitter.com/sTsVOeG9qc

— Cliff Pickover (@pickover) October 12, 2020

There’s a lot that’s outside the scope of our understanding from within the system itself .. this from Richard Feynman, The Pleasure of Finding Things Out, The Rules of the Game (on Physics as Chess) https://t.co/MdXK2QLVXu pic.twitter.com/oCfDNUUj9E

— Artur (@asdf_101) May 9, 2024

Nuestra infancia fue inspiradora, con el Everest, la fosa de las Marianas y la Luna

Cuando nacimos los primeros del año 1953, por ejemplo el viernes santo 3 de abril, asistimos -aún de bebés- a la conquista del Monte Everest por el neozelandés Edmund Hillary (1919-2008) y el sherpa nepalí Tenzing Norgay (1914-1985). Fue el viernes 29 de mayo de aquel año 1953. Exactamente ocho semanas después de nuestro nacimiento. Fue un acontecimiento que no vivimos conscientemente, pero que marcó a nuestros familiares.

Sí vivimos con la televisión y en plena adolescencia la llegada de la humanidad a la Luna. Más exactamente de doce astronautas norteamericanos y varones. Quizá todo el mundo se acuerda solamente del Apolo XI, cuando Neil A. Armstrong y Edwin E. (Buzz ) Aldrin alunizaron el domingo 20 de julio de 1969  (tras cuatro días de viaje desde el lanzamiento). Ese mismo año, con el Apolo 12, el 19 de noviembre de 1969 Charles Conrad y Alan Bean volvieron a pisar la superficie lunar. 

Luego en 1971 Alan Shephard y Edgar Mitchell. Ya van seis. Y David Scott y James Irwin otra vez en el mismo año 1971. En 1972 se hicieron los dos últimos viajes tripulados a la Luna: El Apolo XVI con John Young y Charles Duke y el Apolo XVII con Eugene Cernan y Harrison Schmitt. 

Aquel fue el último alunizaje, el 11 de diciembre de 1972. Todavía nadie ha vuelto a nuestro satélite, y ni hay una fecha prevista para ello. Hoy, se han cumplido exactamente 49 años de aquel alunizaje final y no hay fecha prevista para el siguiente hasta esta publicación en 2021.

Entretanto, el 23 de enero de 1960 descendió la primera nave tripulada dentro de la fosa: el batiscafo Trieste, invención de Auguste Piccard, capitaneado por Jacques Piccard, hijo del primero y acompañado por Don Walsh, oficial de la Armada estadounidense.​ La inmersión se proyectó para obtener datos del origen de este abismo. El lugar del descenso fue el extremo suroccidental de la fosa, a unos 338 km de Guam. Los sistemas de a bordo indicaban una profundidad de 11.521 m, que después fue revisada y resultó ser de 11.034 metros. El batiscafo de la Armada de los Estados Unidos Trieste apenas estuvo 20 minutos en el fondo. 

En 2012, el director de cine y explorador James Cameron llegó a las profundidades de la fosa a bordo del submarino Deepsea Challenger 42 años después. “El 8 de mayo de 2020, a las 22:34, hora de Moscú, el vehículo submarino no tripulado autónomo ruso Vitiaz llegó al fondo de la Fosa de las Marianas. Los sensores de Vitiaz registraron una profundidad de 11,028 metros”, destacó la fundación de acuerdo con la agencia Sputnik. 

En 2019, el empresario y oficial naval retirado Victor Vescovo se sumergió 10,93 km (35,853 pies) en la trinchera, estableciendo un nuevo récord. Lamentablemente, las cuatro nuevas especies que Vescovo descubrió durante este viaje no fueron las únicas cosas coloridas que encontró en las profundidades más profundas del océano; afirmó haber visto también envoltorios de dulces y una bolsa de plástico. 

El 7 de junio de 2020, Victor Vescovo regresó con una copiloto: la Dra. Kathy Sullivan de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), una ex astronauta que ahora es la primera mujer en viajar al fondo del océano.

Con esta gesta la astronauta Kathy Sullivan, que fue la primera mujer estadounidense en dar un paseo espacial en 1984, se convirtió en una de los pocas personas que puede decir que ha estado en los más alto y en lo más profundo que cualquier humano haya estado jamás.
Una curiosidad final, la edad de los pioneros, cuando lograron su hazaña. Edmund Hillary, 33 años y Tenzing Norgay, 38 años. Neil A. Armstrong, de 38 años; Edwin E. Aldrin Jr., de 39 años y piloto del LEM, apodado Buzz; y Michael Collins, de 38 años y piloto del módulo de mando. Jacques Piccard, 37 años, y Don Walsh, 28 años. Kathy Sullivan tenía 33 años cuando paseó por el espacio y 60 años cuando se sumergió en el océano más profundo.

Hoy, 11 de diciembre de 2021, se han cumplido exactamente 49 años del último alunizaje y no hay fecha prevista para el siguiente. https://t.co/fF7UKlDKTH pic.twitter.com/UyKEiC3scQ

— Mikel Agirregabiria (@agirregabiria) December 11, 2021

Aprendiendo de los errores o de accidentes como los de la NASA

Hemos de aprender de los errores, propios o ajenos. Cuando son mortales, sería imperdonable no aprender de tragedias analizadas con todo detalle, como las tres grandes tragedias de la historia de los vuelos tripulados de la NASA. Tres accidentes en los que todos sus tripulantes perdieron la vida de forma dramática: El "Apollo 1" y los transbordadores espaciales "Challenger" y "Columbia" (un fatídico error que quizá pudo evitarse).

Apollo 1 (1967). Su nombre original era Apolo 3, pero la nave se denominó Apolo 1 tras los graves acontecimientos. El 27 de enero de 1967, el comandante Virgil Grissom, y los pilotos Edward White y Roger Chaffee fallecieron durante unas pruebas rutinarias previas al vuelo. La cápsula en la que se encontraban salió ardiendo, y en tan sólo 17 segundos arrasó todo el interior de la nave. 

Causas: El comandante Grissom percibió un extraño olor dentro del módulo de mando. El oxígeno al 100%, una presión inadecuada y una chispa en un panel de control, hicieron que la nave con sus tres pilotos dentro, se incendiara de manera fugaz. Después del accidente, la NASA detuvo sus vuelos a la luna durante dos años. En ese tiempo intentó mejorar las medidas de seguridad y el sistema de oxigenación de las naves.

Transbordador Challenger (1986). En 1986 eran ya 24 las misiones realizadas por transbordadores y el "Challenger" había viajado al espacio nueve veces. Pero esta misión era diferente, pues por primera vez entre los tripulantes había una mujer ajena a la NASA: una profesora de 37 años, Charon Christa McAuliffe. Los demás tripulantes eran: los técnicos Shoji Onizuka, Ronald McNair, Gregory Jarvis, Judith Arlene, el piloto M. John Smith, y el comandante F. Richard Scobe. 

El día 28 de enero de 1986 el "Challenger" despegaba, y a los 73 segundos de su lanzamiento se desintegró en el aire ante la mirada atónita de miles de espectadores. La destrucción de la nave Challenger fue tan rápida e inesperada, que la narración del despegue continuaba con normalidad mientras todos veían como la nave se hacía trizas en el aire. Fueron momentos confusos y ninguno de los tripulantes sobrevivió. Tras el accidente, la NASA rediseñó la nave, creo una nueva Oficina de Seguridad y redujo el número de vuelos por año.

Causas: Un fallo en los "anillos-0": unas juntas que aíslan los gases de los cohetes de aceleración del exterior, para evitar fugas. La noche anterior al accidente fue muy fría y algunas piezas amanecieron con carámbanos de hielo en la torre de lanzamiento. El despegue se retrasó una hora, hasta que la inspección comprobó que el hielo se había derretido. A pesar de ello, los ingenieros del transbordador tenían dudas sobre el lanzamiento. 

Transbordador STS Columbia (2003) La última de las grandes tragedias de los vuelos tripulados de la NASA fue la del transbordador espacial "Columbia". La nave tenía 22 años y había realizado varios vuelos, esta misión consistía en experimentos sobre la ingravidez y la atmósfera del Sol. Pero el 1 de febrero de 2003, cuando la nave volvía del espacio y se disponía a aterrizar en cabo Cañaveral, sufrió un fallo y se desintegró por completo en el aire. La explosión provocó una lluvia de metales incandescentes que caían del cielo. Los siete tripulantes perdieron la vida, con una agonía de 40" tras perder el control. Entre ellos estaban el comandante Rick Douglas Husband, el piloto William C. McCool y el especialista de la misión Michael P. Anderson. La fatídica imagen quedó grabada en la memoria colectiva y el gran estruendo se escuchó en varios kilómetros.

Causas: La causa del desastre según la comisión de investigación, fue el desprendimiento de un trozo del aislante que revestía la nave. La pieza del aislante pesaba unos 700 gramos y chocó con un ala a la velocidad de 800 kilómetros por hora, creando un agujero de 40 centímetros de diámetro. La NASA después de dos años de revisión y mejora, creó hasta cinco transbordadores espaciales  sin contar los modelos de prueba de ensayo suborbital como el Enterprise y el Pathfinder: Los dos destruidos y el 'Discovery'  (primer vuelo en 1984 hasta la misión STS-133 el 24 de febrero de 2011) y el 'Atlantis' (primer vuelo en 1985 hasta la última misión de un transbordador espacial, la STS-135 el 8 de julio de 2011) y el último construido 'Endeavour' (primer vuelo en 1992 hasta la misión STS-134 el 16 de mayo de 2011).

El detenido análisis que siguió a la catástrofe, reveló que el daño producido en el lanzamiento había sido descubierto al inicio de la misión. Pero, tal vez porque no había forma de posponer el aterrizaje, prevaleció el miedo a que "matasen al mensajero". Se puso en marcha esos letales paradigmas de negación como “Demuestre que es inseguro” o "Si es tan malo, ya no hay nada que podamos hacer al respecto". 

La seguridad es tarea de todos. Si algo no es seguro, ¡dígalo! Transmita su mensaje urgente para que llegue hasta quien corresponda. La figura responsable podrá entonces actuar así: “Yo acepto el riesgo, pero necesito que los técnicos me digan exactamente cuál es el riesgo".

Más detalles de la destrucción del Columbia (en inglés).
Post anterior sobre accidentes espaciales, donde se analizó el caso del Challenger.

34 años de la tragedia del Transbordador Espacial Challenger

La NASA recuerda a sus caídos cada 28 de enero, aniversario de la tragedia del Transbordador Espacial Challenger, que explotó hace ahora 34 años tras despegar, matando a sus siete tripulantes. El 28 de enero de 1986 seis astronautas de la NASA, y Christa McAuliffe -primera maestra en viajar al espacio y seleccionada entre 11.000 solicitantes- murieron en el desastre del Challenger, cuando el transbordador explotó 73 segundos después del despegue. 

La causa fue un fallo en uno de los motores de impulso, dijo la NASA. Sentenciado desde este accidente, el programa del transbordador espacial terminó formalmente en 2011, después de tres décadas llevando astronautas hacia y desde la órbita terrestre baja. Su retirada dejó a Estados Unidos sin vehículo para los viajes espaciales tripulados, labor que se ha centrado en la nave rusa Soyuz, a la espera de nuevas naves fabricadas por Space X y Boeing. 
El otro accidente importante del 'Space Shuttle' fue el 1 de febrero de 2003. Siete personas murieron a bordo del transbordador Columbia cuando se rompió en pedazos, cuando volvía a entrar en la atmósfera terrestre, debido a que había perdido losetas térmicas de su parte inferior en el despegue, y la nave no resistió el calor de la fricción con la atmósfera. 

La agencia espacial estadounidense también conmemora la muerte de tres tripulantes del Apolo 1, el comandante Virgil I. "Gus" Grissom, el piloto del módulo de comando Edward H. White II y el piloto Roger B. Chaffee, por un fuego en la plataforma de lanzamiento. 
También la pérdida del piloto de pruebas de la USAF, el mayor Michael J. Adams. Murió el 15 de noviembre de 1967 en su avión hipersónico North American X-15 propulsado por cohetes, al desintegrarse cuando la aceleración alcanzó 15 g (147 m/s²), esparciendo los restos del avión en 130 km². Otros de nuestros posts sobre el Challenger.

Romanos en el diseño del transbordador espacial

En el transbordador espacial (Space Shuttle Challenger) de la NASA, los propulsores de combustible sólido, encendidos en la foto, le proporcionan el empuje inicial para alcanzar la "velocidad de escape" de la atracción terrestre. 

Fueron diseñados por la empresa Thiokol en Utah sabiendo que los grandes depósitos serían enviados por tren hasta Cabo Cañaveral, pasando bajo las Montañas Rocosas, por lo que hubieron de limitar su anchura a la de este túnel, sólo un poco más ancho que las vías (4 pies y 8,5 pulgadas, ó 1.435 mm). Estas medidas las impusieron los primeros ingenieros ingleses en EE.UU., que -a su vez- provenían de los carruajes, cuya anchura se ajustaba a las calzadas romanas,... atendiendo al ancho del trasero de una pareja de caballos. 

¡Para que luego digan que la Historia, y hasta la Naturaleza, no condicionan el futuro!