Si alguien podía hablar de física con entusiasmo, pasión y pasión, ese era Richard Feynman. Las conferencias del estadounidense son mundialmente famosas. Como físico, amplió aún más la recientemente desarrollada teoría cuántica con la electrodinámica cuántica. Kennislink preguntó al extravagante físico si quería explicar esto en una "entrevista ficticia".
Un niño prodigio, un mocoso, un premio Nobel y un héroe nacional:Richard Feynman (1918 – 1988) lo fue todo. Sus contribuciones a la física –en el campo de las interacciones entre las partículas más pequeñas que existen– fueron de gran valor. Tenía un amor incondicional por la física y podía hablar de ella con pasión.
Feynman estaba lleno de ideas y divirtió a muchos con su apariencia alegre. También fue ladrón de cajas fuertes, bongórista y mujeriego. El "erudito playboy" colaboró en el Proyecto Manhattan y desentrañó la explosión del Challenger. Estaba muy dispuesto a hablar con Kennislink sobre su impresionante carrera.
Sr. Feynman, ¡Qué honor hablar contigo! ¿Deberíamos simplemente ignorar a la señora que acaba de salir de su habitación de hotel? “Jaja, oh, bueno Ya es bien sabido que he tenido muchas aventuras en mi vida. El "erudito playboy" me llamaban en broma durante mi estancia en la Universidad de Cornell. Entré en clubes dudosos en Las Vegas, donde los profesores de ciencias nunca iban. Las mujeres sí iban a casa con regularidad, sí, he tenido muchas relaciones amorosas. Pero ahora que estoy casado con Gweneth (su tercera esposa, ed. ) mi vida es pacífica. Mi primer y único gran amor fue Arline. Murió demasiado pronto, de tuberculosis”.
Después de todo, tu mayor pasión siempre ha sido la ciencia. ¿De dónde viene esa pasión? “Lo saqué de mi padre Melville. Él era todo acerca de la ciencia. Cuando mi madre Lucille estaba embarazada de mí, ya decía:“Si es niño, será científico”. Hizo lo mejor que pudo para eso, jaja (risas amplias, rojo. ). Me enseñó todo sobre cómo funciona la naturaleza y qué hay detrás de los fenómenos.
A menudo me llevaba al museo, me leía la Encyclopedaedia Britanica y durante los paseos mostraba todo tipo de cosas de la naturaleza. Mi padre nunca me presionó para que fuera científico, pero sus agradables conversaciones me motivaron por la ciencia. Y resultó que yo era el mejor en física (dice con una sonrisa, ed. ). Ese humor lo heredé de mi madre."
¿Eras bueno en física en la escuela? “Sí, en la secundaria ya tomé lecciones de álgebra de la clase más alta en primer grado. Me sentí muy estimulado a adquirir conocimientos y resolver problemas. Ya entonces sentía mucha curiosidad. En casa observaba bichos bajo el microscopio o jugueteaba con dispositivos. El placer que tuve fue mi impulso para descubrir el mundo.
En mi último año de secundaria, Abram Bader me enseñó. Después de una de sus lecciones, me llamó y dijo que quería contarme algo interesante. Me dio un libro de matemáticas avanzadas y me habló del principio de acción mínima. Esto siempre me ha fascinado y formó la base de mi trabajo sobre electrodinámica cuántica (QED)".
La "extraña teoría de la luz y la materia", como la llamaste. ¿Puedes contarnos cómo empezaste? “Estaba haciendo mi doctorado en el MIT y mi supervisor John Wheeler me presentó, como solía hacer, un problema. Pero esta vez tuve muchos problemas con eso. Se trataba de cómo interactúa un electrón consigo mismo. Este problema era relevante, porque en aquella época se buscaba una teoría cuántica para la electricidad y el magnetismo. Mira, Maxwell tenía el clásico . con sus ecuaciones describe la situación del electromagnetismo. Pero ahora que la mecánica cuántica acababa de nacer en la década de 1920 - y se había hecho evidente que partículas como los electrones y los protones se adhieren a leyes completamente diferentes a las que pensábamos - la gente buscaba una manera de poner el electromagnetismo de Maxwell en una "envoltura cuántica". :la electrodinámica cuántica.
¿Y cómo encaja en esto el problema de la interacción de un electrón consigo mismo? “Paciencia, paciencia. Le explico. Mi gran héroe Paul Dirac había dado un primer paso hacia la QED en 1928. Había ideado una ecuación –la ecuación de Dirac– con la que se podía describir la interacción de la carga con los campos electromagnéticos, pero de tal manera que satisfacía la teoría especial de Einstein. de la relatividad y la ecuación de Schrödinger, digamos la fórmula básica de las partículas cuánticas. El problema era que aparecían "infinitos" en algunas soluciones de la ecuación de Dirac. Por ejemplo, la fuerza eléctrica ejercida por un electrón sobre otra partícula es inversamente proporcional a su distancia a esa partícula. Pero en el electrón mismo (describimos a los electrones como un "punto") la distancia es cero y la fuerza llega al infinito. No podíamos, así que según Dirac necesitábamos una 'idea radicalmente nueva' para la interacción de un electrón consigo mismo."
¿Tuviste una 'idea radicalmente nueva'? “Bueno, (mira hacia otro lado incómodo, rojo. ) de hecho. Supuse que un electrón no ejerce ninguna influencia sobre sí mismo, sino sólo sobre otras cargas. Esto, a su vez, condujo a otros problemas que ahora son demasiado trascendentales para explicarlos. En definitiva, me hizo abandonar el concepto de campo electromagnético. Me formé la imagen de que una carga ejerce una fuerza sobre otra carga, sin ningún campo intermedio. Una fuerza 'a distancia' por así decirlo. ¿Aún lo entiendes? Es difícil, lo sé, ¡pero aguanta!
Hice los cálculos con mi supervisor John y descubrimos que nuestra idea de una fuerza a distancia se puede formular en términos de "acción", lo que dice algo sobre cuánto cuesta un movimiento en energía. Si una carga ejerce una fuerza sobre otra partícula, esto siempre ocurre con la acción mínima, el principio de la acción mínima se llama así. Resultó que la acción mínima de una partícula cargada es siempre exactamente el movimiento que predicen las ecuaciones de Maxwell. En otras palabras, habíamos hecho una nueva descripción de la electrodinámica clásica, pero no en términos de campos, sino en términos de fuerzas a distancia."
Ajá, ¿entonces ahora era importante hacer una 'versión cuántica' de esto? “Exactamente, muy bien ! Eso no fue fácil, porque como tenía una descripción diferente y poco convencional, tampoco podía aplicar las reglas "normales" para la cuantización. Un artículo de Dirac de 1933 me ayudó a empezar. Esto describía una función matemática que dice cómo cambia un estado cuántico o cuál es el movimiento de una partícula, por ejemplo. Porque la función es solo sobre el total el movimiento era de una partícula, y no sólo de la posición en un momento particular, podría usar esto.
La función da una probabilidad de cómo cambia un estado cuántico, entonces, ¿cuál es la probabilidad de que una partícula tome un camino determinado? La acción se esconde en esa probabilidad. ¿Recuerdas ese término? Ahora bien, tenga en cuenta que puede decir algo sobre el movimiento total de una partícula (digamos, entre dos puntos) si suma las probabilidades de cada ruta posible entre esos puntos. Diseñé una forma matemática de hacerlo, la integral de ruta. Ahora el chiste es:en la situación clásica, la integral de trayectoria calcula el movimiento con la acción mínima. En la "situación cuántica" existe la posibilidad de que una partícula realice un determinado movimiento. ¡La fórmula es equivalente a la ecuación de Schrödinger y además es más fácil de calcular!"
Dejémoslo asimilar. También tuviste que dejar de lado el tema después de tu doctorado, debido al proyecto Manhattan. En nuestra serie, Albert Einstein y Niels Bohr dijeron que querían tener lo menos posible tener que ver con el Proyecto Manhattan. Cooperaste plenamente. Cuéntame sobre ese período. “En realidad, no quería participar cuando Robert Wilson me pidió que hiciera una investigación secreta sobre la bomba atómica. Quería concentrarme en mi tesis y Arline se había puesto muy enferma. Pero cuando pensé en la idea de que los alemanes desarrollarían una bomba atómica, la odié tanto que decidí unirme.
Me mudé a Los Álamos en marzo de 1943. Por cierto, tengo una bonita historia al respecto. Nos aconsejaron que no compráramos un billete de tren en la estación de Princeton. Después de todo, desde allí ya se habían enviado muchas cajas con equipos e instrumentos a Los Álamos y no queríamos correr el riesgo de que llamaran demasiado la atención sobre este - insignificante - lugar. Pero pensé:si todos cumplen con eso, puedo comprar mi boleto en Princeton sin ningún problema. A lo que la mujer que estaba detrás del mostrador me dijo:'¡Ah, entonces todo ese material es tuyo!'
De todos modos, puse a Arline en un hospital de Alberquerque, a unos 150 kilómetros de Los Álamos. La visitaba todos los fines de semana y le enviaba cartas todos los días. Esa fue una buena distracción del trabajo. Mi trabajo en Los Álamos fue diverso:hacer cálculos y modelos y ensamblar o reparar máquinas. También encontré un desafío al detectar debilidades en la organización del proyecto. ¡Hacía un deporte abriendo cajas fuertes, lo que pronto me hizo conocido como un ladrón!"
En el verano de 1945, tiene lugar el Trinity Test, la exitosa prueba de su bomba atómica. ¿Estabas ahí? “Sí, pero justo a tiempo. Lamentablemente, Arline había fallecido un mes antes. Estaba de vacaciones, pero cuando Hans Bethe (el líder de su departamento, rojo. ) escuché 'que el niño nacería'. Inmediatamente viajé de regreso a Los Alamos. Tomamos un autobús hasta un punto –el punto cero– para observar la explosión. Todos se pusieron gafas de sol menos yo. Me escondí detrás del jeep. Así pude ver a simple vista la enorme esfera naranja y los destellos de luz del centro.
Esta prueba fue el primer momento para ver si nuestras predicciones eran correctas. La descarga fue enorme. Aliviado de que nuestro trabajo no hubiera sido en vano. ¡No pude resistirme a tocar una pandereta exuberantemente, la tensión casi se había vuelto demasiada!"
¿No odiaste lo que construiste? “En ese momento estaba muy emocionado de que hubiera pasado la prueba, pero cuando vi el resultado en Japón me entristecí mucho. Lo sufrí durante mucho tiempo. Me imaginé cuáles serían las consecuencias si una bomba así cayera sobre Nueva York, terrible”.
Hasta aquí la guerra, volvamos a la física cuántica. ¿Empezaste como profesor en la Universidad de Cornell y retomaste? “De hecho, combiné mi investigación con la docencia, ¡algo que realmente disfruté! Estaba escribiendo un artículo sobre mi método de integrales de ruta cuando se llevó a cabo una conferencia en Shelter Island. He asistido a muchos congresos, pero ninguno ha sido tan importante como éste. Aquí Willis Lamb e Isidor Rabi presentaron experimentos que demostraron que la teoría de Dirac no era del todo correcta en cierta parte.
“Sabía que podía resolver esto con mi método, pero no lo había aplicado antes a la electrodinámica habitual, que se basa en campos. Me tomó unos meses de arduo trabajo y luego tuve la teoría completa en papel. También pude explicar los nuevos resultados experimentales de Lamb y Rabi. Simplemente no lo había publicado todavía. ¡Desafortunadamente, resultó que no fui el único que encontró una solución exitosa!”
¿Quién era tu competidor? Julian Schwinger, un nombre muy conocido en ese momento –a diferencia de mí– había desarrollado una nueva formulación de la QED basada en la teoría de campo habitual. Lo presentó en una conferencia en 1948. Sin embargo, contenía un pequeño defecto y tuve la audacia de señalárselo. En mi teoría era correcto. Viste al público pensando:¿qué piensa ese mocoso del 'gran Julian Schwinger'?
Presenté mi método en una conferencia posterior, pero cometí el error de centrarme demasiado en los aspectos matemáticos. Eran tan atípicos y aún no completamente perfeccionados que el público no quedó convencido. Mientras:Pude elaborar reglas a partir de mi teoría, con las que se podían calcular muy fácilmente fenómenos en el QED, como la interacción entre electrones y fotones. Lo que necesitaba era una manera de dejar eso claro."
Recibiste ayuda de una fuente inesperada... “¡De mi colega Freeman Dyson! Vio que los pequeños dibujos que utilizaba en mis artículos –diagramas– eran muy adecuados como representación visual de las reglas que había elaborado. Usando estos diagramas, cualquiera podría calcular fácilmente la QED. Gracias a Dyson, todo el mundo lo conoció y ¡lo promocionó en cada convención! Afortunadamente, porque parecía estar circulando una tercera formulación de la QED, del japonés Sinichiro Tomonaga. Al final, a nosotros tres, Schwinger, Tomonaga y yo, nos concedieron el Premio Nobel por nuestra descripción del QED”.
Los diagramas de Feynman facilitaron mucho el cálculo de procesos en el QED, como la influencia de un campo sobre una partícula. En un diagrama, las flechas representan partículas y las ondas, los rizos o guiones representan las fuerzas. La interacción tiene lugar en los nodos. En la imagen de la izquierda el tiempo va de abajo hacia arriba. Describe el proceso en el que dos electrones intercambian un fotón:un electrón emite un fotón que es absorbido por el otro electrón.
Además de tu investigación, obtuviste fama internacional por tu forma entusiasta de enseñar. “La educación era una gran pasión. Ya sabes:la sala de conferencias es una especie de teatro y, como profesor, eres un actor. Tienes que entretener a tu audiencia. Pero mi placer no era hacer un espectáculo emocionante, quería transmitir el amor por mi profesión. ¡Haciendo que esos jóvenes sean tan curiosos como yo! Estaba buscando ejemplos concretos. Los libros a menudo contenían definiciones que los estudiantes memorizaban. ¿Pero entendieron cómo aplicarlo? ¡Pues no! No se aprende nada de los nombres y definiciones, se trata de saber qué hace algo."
Tu método tuvo éxito. Tus clases en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) no serán olvidadas pronto. “Fue muy divertido hacerlo. Matthew Sands, un colega de Caltech, quería mejorar el plan de estudios de física y me pidió que impartiera un curso nuevo y moderno para estudiantes. En estas Conferencias sobre Física Intenté presentarlo a mi manera. Las conferencias fueron un espectáculo y pudieron contar con un gran público. Lo vi como un experimento. No creo que haya logrado preparar mejor a los estudiantes para un examen, pero mi objetivo era hacerles apreciar las maravillas de la naturaleza”.
Te conviertes en un héroe nacional cuando formas parte del comité que investiga por qué el transbordador espacial Challenger se estrelló tan trágicamente en 1986. ¿Cómo fue eso? “Al principio me negué a participar. Nunca quise tener nada que ver con el gobierno. Pero a instancias de mis amigos y de Gweneth, decidí trabajar durante cuatro meses de todos modos. No fue una experiencia agradable. Me enfrenté a un mundo lleno de hipocresía, mentiras y políticos deshonestos. Afortunadamente, pude llegar al meollo del problema:los anillos de goma que cerraban las grietas alrededor de los motores del cohete.
La mañana anterior al lanzamiento hacía tanto frío que la goma era menos flexible de lo habitual. Durante el lanzamiento, la goma no pudo llenar las grietas lo suficiente y los gases de escape extremadamente calientes podrían salir a través de las grietas. Cuando entraron en contacto con el combustible del cohete, el transbordador espacial explotó.
Durante una conferencia de prensa pude demostrar el principio con un experimento simple para que todos lo vieran. Querían terminar el trabajo demasiado rápido para cumplir con los requisitos de seguridad. Pero para que la tecnología tenga éxito, la realidad debe prevalecer. No se puede engañar a la naturaleza."
Finalmente, te gustaba tocar el bongo. ¿Te gustaría tocar una pieza para nosotros? “¡Por supuesto! Allá vamos…”
