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  • 17/05/2018

Historia de la física

Cien años con Richard Feynman

Un repaso a la vida y obra de un científico brillante y nada convencional.

Nature

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Richard Feynman en sus años del Proyecto Manhattan. [Laboratorio Nacional de los Álamos, vía Wikimedia Commons]

Un preeminente físico del siglo veinte y un ganador del premio Nobel: Richard Feynman fue sin duda eso. Pero también mucho más. Con ocasión del centenario de su nacimiento, celebrado este 11 de mayo, una mirada a su legado científico y cultural permite recordar su inquieta multidimensionalidad. Sus libros populares obligaron al lector a dejar atrás la idea preconcebida del científico como rata de biblioteca encerrada en su laboratorio para reemplazarla por una imagen más moderna, la de un salvaje inconformista. Al mismo tiempo, sus volúmenes académicos presentaron a los investigadores métodos revolucionarios para lidiar con la física contemporánea.

Feynman fue un maestro y hechicero de la física. Genio matemático de intuición excepcional, parecía sacar sus soluciones de la nada. Creó un léxico para las interacciones entre partículas: garabatos icónicos, bucles y líneas hoy conocidos como diagramas de Feynman. Los trabajos sobre electrodinámica cuántica que le merecerían el premio Nobel incluían métodos que él mismo veía como un truco de prestidigitación para exorcizar los infinitos que aparecían en los cálculos. Sin embargo, sus resultados —equivalentes a los obtenidos con técnicas más sistemáticas y rigurosas por Julian Schwinger y Sin-Itiro Tomonaga, quienes compartirían con él el Nobel de 1965— cuadraban a la perfección con los datos de los experimentos de física atómica.

Décadas antes del Nobel Feynman era ya una leyenda del Proyecto Manhattan, en Los Álamos, donde ayudó a desarrollar la bomba atómica. Sus compañeros y supervisores, incluidos Robert Oppenheimer, director científico del proyecto, y Hans Bethe, jefe de la división teórica, habían quedado maravillados por sus dotes para el cálculo.

A todo ello hay que sumar su carácter juguetón. Sus bromas, como abrir cajas fuertes o traspasar vallas de seguridad, y su pasión por tocar los bongós fueron probablemente tan memorables como su ciencia. A Feynman le encantaba contar historias sobre sí mismo y observar las reacciones: cuanto más aturdiesen, entretuviesen u horrorizasen, mejor. En los años ochenta, su amigo y compañero baterista Ralph Leighton recopiló algunas de ellas en dos volúmenes superventas: ¿Está usted de broma, Sr. Feynman? (1985) y ¿Qué te importa lo que piensen los demás? (1988).

Espíritu lúdico

En el primer libro, Feynman alardea de sus asperezas y excentricidades, lo que hace hilarante buena parte de la obra. Una historia lo retrata echando a perder un experimento en el ciclotrón de la Universidad de Princeton, destrozando tubos de vidrio e inundándolo todo con agua. Las crónicas sobre los días de Los Álamos son excepcionalmente divertidas, como cuando extrajo documentación secreta del cajón con cerradura del escritorio del físico Edward Teller después de que este insinuara que era inviolable. Con todo, el libro acusa el paso del tiempo en algunas secciones inquietantemente machistas, como la titulada «¿Les preguntas, sin más?», que describe un comportamiento ofensivo para con las mujeres.

Sus relaciones con el otro sexo fueron complejas. En ¿Qué te importa lo que piensen los demás?, Feynman explica cómo animó a su hermana Joan, hoy una reputada astrofísica, a dedicarse a la ciencia. Y rememora cómo muchas de sus actitudes se debieron al amor por su primera esposa, Arline, fallecida de tuberculosis en 1945, pocos años después de que se casaran. La mayoría de esas historias fueron escritas en las etapas finales de su vida, tras recibir tratamiento contra el cáncer. Sin duda, a esas alturas Feynman ya se había vuelto más consciente de su legado.

De hecho, bajo su disfraz de payaso, Feynman fue un hombre sensible que sufrió una aflicción temprana y una considerable angustia por las armas atómicas que había ayudado a engendrar. Esos demonios obstaculizaron su investigación desde la Segunda Guerra Mundial hasta 1947, cuando los hallazgos presentados en la Conferencia de Shelter Island, en Nueva York, le ayudaron a poner en marcha el trabajo por el que recibiría el Nobel.

En aquella reunión, el físico Willis Lamb mostró pruebas de una discrepancia entre las predicciones para ciertos niveles de energía del átomo de hidrógeno, calculadas a partir de la ecuación de Dirac, y los resultados experimentales obtenidos al excitar los átomos con microondas. Inspirado por el cálculo rápido de Bethe sobre aquel «desplazamiento de Lamb», Feynman desarrolló técnicas para resolver ese problema y otros, hasta describir por completo las interacciones cuánticas entre las partículas dotadas de carga eléctrica.

Años dorados

Los dos años siguientes resultarían extremadamente productivos en la diseminación de sus portentosos métodos para calcular interacciones en física de partículas. Feynman publicó trabajos clave, como «Electrodinámica clásica en términos de acción directa entre partículas» (con John A. Wheeler, Reviews of Modern Physics, vol. 21, julio de 1949) y «Tratamiento espaciotemporal de la electrodinámica cuántica» (Physical Review, vol 76, septiembre de 1949). Estos se apoyaban uno en el otro como revelaciones de una novela de Sherlock Holmes, y el segundo proporcionaba una solución completa a la interacción entre electrones en términos del intercambio de fotones.

A través de sus diagramas —que, de manera sorprendente, representaban los positrones a modo de electrones que viajaban hacia atrás en el tiempo—, Feynman retrató todo el abanico de posibles modos de interacción, cada uno de los cuales contribuía al resultado final en una «suma de historias» ponderada. En esta imagen brillante, la realidad cuántica se convierte en una mancha nebulosa formada por todas las posibles trayectorias de las partículas, como si un viajero que va de Essex a Londres pudiese recorrer el camino completo en tren, autobús, automóvil y bicicleta simultáneamente.

Feynman publicó dos excelentes manuales sobre dichos métodos. Mecánica cuántica e integrales de camino (1965, junto con Albert Hibbs) comienza con uno de sus aparatos favoritos, el del experimento de la doble rendija, para dar paso con rapidez a las integrales de camino y otras técnicas avanzadas. El segundo, QED: La extraña teoría de la luz y la materia (1985, basado en una serie de conferencias) resulta más accesible y explica la misma teoría a partir de diagramas y ejemplos.

A partir de los años cincuenta, Feynman se aventuró en muchas otras áreas de la física teórica: superfluidos, superconductividad, gravitación y los constituyentes de protones y neutrones, a los que llamó «partones». Dos artículos suyos que causarían gran impacto fueron el de su modelo de las interacciones débiles, «Teoría de la interacción de Fermi» (con Murray Gell-Mann, Physical Review, vol. 109, enero de 1958), y el de su propuesta sobre computación cuántica, «Simular la física con ordenadores» (International Journal of Theoretical Physics, vol. 21, junio de 1982). En cada uno, jugueteaba con variaciones hasta llegar a conclusiones definitivas.

Feynman fue también célebre como docente. Quienes tuvieron la fortuna de asistir a sus clases sabían mejor que nadie cómo operaba su ágil mente. En el Instituto de Tecnología de California impartió un curso de primer año, «Física X», en el que los alumnos podían preguntarle cualquier cosa y él contestaba al vuelo. A Feynman le gustaba asombrar, y a menudo se negaba a dar las soluciones con el objetivo de espolear intelectualmente a los estudiantes.

Las minuciosas notas de los asistentes a sus cursos han sido publicadas en forma de artículos y libros, lo que ha apuntalado su imagen de maestro conferenciante. Uno de ellos fue la famosa obra de tres volúmenes The Feynman lectures on physics (1964). Otro, La teoría de los procesos fundamentales (1959), está basado en las notas que tomaron Peter Carruthers y Michael Nauenberg, dos estudiantes de Cornell, cuando Feynman ejerció allí como profesor visitante en 1958. Nauenberg me contó que, en la primera clase, Feynman entró, miró la pizarra, borró impulsivamente las ecuaciones que había en ella y declaró que aprenderían toda la física desde cero. En pocas semanas, el curso había pasado de mecánica cuántica básica a las reglas de Feynman para los cálculos de física de partículas. El carácter de la ley física (1967), otra de sus obras, surgió de las conferencias que impartió en Cornell seis años después.

Los libros de Feynman nos instan a explorar el mundo con una curiosidad abierta de mente, como si nos lo encontráramos por primera vez. El físico funcionaba con la idea de que todos nosotros podíamos aspirar a dar los mismos saltos mentales que él. Pero, por supuesto, no todo mago joven y ambicioso puede ser Harry Houdini. Mientras que otros educadores pueden caer en la tentación de mimar demasiado a aquellos que no siguen el ritmo, Feynman nunca transigió. La esencia de su filosofía era encontrar algo que uno pudiera hacer bien y en lo que pudiera poner el corazón y el alma. Si no la física, entonces otra pasión. Los bongós, tal vez.

Paul Halpern
Profesor de física de la Universidad de Ciencias de Filadelfia

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group.

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