También fue el padre de G. P. Thomson, otro gran físico, quien también ganó un premio Nobel en el año 1937, el premio del hijo fue gracias a un importante experimento, en este hacia pasar electrones por una red cristalina y obserbava como estos se difractaban, en pocas palabras, demostró que los electrones se comportaban como ondas.

¿Con que quedamos familia Thomson? Ha pasado mucho tiempo desde entonces, y ya sabemos la respuesta.

Pienso que se puede afirmar tranquilamente que nadie entiende la mecánica cuántica… No te pongas a repetir, si puedes evitarlo ‘¿pero cómo puede ser así?’ porque te irás por una coladera hacia un callejón sin salida del que nadie ha escapado. Nadie sabe cómo puede ser así.

– Richar P. Feynman

Está en inglés pero creo que la idea se entiende, siempre ha sido un tema que me ha fascinado. ¿Como debe ser vivir en otra dimensión? Aquí vemos como es un mundo en dos dimensiones, pobres habitantes de Flatland.

Enlace original.

Es un electrón orbitando alrededor de un núcleo positivo de un protón. Obviando el hecho de que este modelo «planetario» ya no es valido, siguen estando muy lejos de la realidad. En el famoso experimento de Rutherford se observó que los electrones «orbitan» el núcleo de protones y se llego a medir este, dando un orden de magnitud de 10^-14 metros, una cifra muy próxima a la que ahora conocemos. Lo sorprendente del echo es que el átomo en si es de unos 10^-10 metros. Es decir, para que el dibujo fuera realista, suponiendo que el núcleo es de 1 centímetro implicaría que tendríamos que dibujar el electrón a 100 metros. Aunque está claro que es imposible dibujar algo así en un libro conviene saberlo, pues la mayoría de estos dibujos llevan a ideas erróneas.

 El joven Newton llegaba llorando a casa tras un día en el campo y le dijo a su madre:

– ¡Me ha caído una manzana en la cabeza!
– Hijo… ¡pues no te pongas debajo!
– ¡Qué no! ¡Que es la gravedad!
– Hijo mío… no exageres, gravedad seria si te cae un melón.

Visto aquí.

PD: No quiero centrarme solo en la física, ahora van a llegar una serie de entradas completamente distintas.

[c]=L/T Que traducido dice que c tiene unidades de longitud (metros por ejemplo) partido por tiempo (segundos por ejemplo).

[ħ]=ML^2T^-1 En este caso ħ tiene las unidades de masa por longitud al cuadrado partido por tiempo.

En el caso de c, se ve claramente que si nos diera por definir c=1 (el valor que se da a la velocidad de la luz es, por definición, c=299 792 458 m·s^-1) entonces con esta definición se ve que hay una cierta relación entre la longitud y el tiempo, que, debido a esta constante, están entreligadas de alguna forma. Otra relación parecida encontramos en ħ o G pero esta vez entre masa, tiempo y longitud.

Por otra parte, la segunda ley de Newton nos dice que F=ma. Esto es así para todas las fuerzas que existen, ya se por de las fuerzas fundamentales (eléctrica, magnética) o del tipo que quieras. Es decir, que al final, en todas las fuerzas, las únicas unidades fundamentales son masa, longitud y tiempo, las únicas fundamentales para describir el universo. Ahora bien, algunas personas me dirán que hay otras magnitudes fundamentales, como por ejemplo el amperio. Bueno, realmente no son necesarias, digamos que estas unidades tienen mas bien un valor histórico y de utilidad en el día a día, es más, se puede crear un sistema de unidades sin ellas, llamado el sistema natural o de Planck. Es decir, que tan solo necesitamos tres unidades y además estas tres están relacionadas. ¿Curioso, verdad? Bueno, pues hoy termino aqui para dejaros con la intriga…

Soy consciente que me voy a dejar muchos nombres, gente realmente importante, pero lo que me interesa es solo ver por donde han ido los tiros a lo largo de la historia y cuales han sido los problemas encontrados. También soy consciente, que me centro principalmente en la civilización occidental, pues la verdad, desconozco completamente como evolucionaron en este sentido otras culturas.

Vayamos por lo más fundamental, vamos a hablar de la óptica, pero ¿qué es la óptica? Esta se puede definir como la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, la generación y la transmisión de esta. Ya vemos que en la definición, que es bastante de andar por casa, hay un problema principal ¿que es la luz? La respuesta no es para nada evidente y han sido necesarios miles de años para dar una respuesta consistente, desde los primeros pensadores jónicos.

La luz nos rodea, nos envuelve y nos protege, sabemos que puede haber o no, por tanto, tiene que ser un algo que, en principio, relacionado con lo que ven los ojos. Las primeras hipótesis datan de la escuela atomista, Demócrito (450 adcC), que ya en tan temprana época consideraba que la materia tenia que estas formada de partículas indivisibles (átomos), hablaba de que los objetos emitían imágenes con su misma forma y estos iban a parar al ojo. Esta idea a día de hoy puede parecer muy estúpida, pero ya es un primer paso y creo que como tal se merece estar aquí. Hubo otros clásicos que también le dedicaron parte de su tiempo a hablar sobre la luz, entre otros, como curiosidad, Apuleio (430 adC) que consideraba que los ojos emitan un fuego mágico que ,»tocando» los objetos, nos permitía verlos.

Algo más adelante, Euclides (325-265 adC), el gran matemático griego, estableció siete postulados de la òptica, entre ellos cabe destacar dos de muy importantes. La propagación rectilínea de la luz, que nos dice que esta se mueve en linea recta dentro de un plan, y el postulado de la reflexión, que dice que la luz se refleja con el mismo angulo de entrada, ver imagen.

El siguiente gran paso adelante es producido por Alhazen (965-1939), el cual explica en su obra que la luz es una forma essencial que va de las fuentes luminosas a los ojos, estudio los fenomenos de la reflexión, la refrección, los espejos.. Con él la óptica da un paso de gigante, pasa de ser el estudio de los ojos al estudio de la luz.

Durante muchos años se siguen haciendo progressos en este campo, tratando temas muy importantes, como por ejemplo, sobre como se comporta la luz en lentes, espejos, el principio de refrección… pero lo que nos interesa es la naturaleza de la luz. No obstante, quiero destacar, por la belleza que se encuentra allí, el trabajo de Pierre de Fermat (1601-1665), este matemático y jurista anunció su famoso principio y a partir de este consiguió deducir todos los postulados anteriorers, este dice así: «El trayecto seguido por la luz al propagarse de un punto a otro es tal que el tiempo empleado en recorrerlo es un mínimo«.

Para conocer más sobre la naturaleza de la luz nos tenemos que remontar hasta Isaac Newton (1642-1726), para muchos el mejor físico de la historia, hizo grandes progresos en el campo de la óptica, fabrico el primer telescopio relfector, descurbrio la dispersion de la luz blanca mediante prismas . En el año 1704 publica su obra «Opticks» donde estableze el modelo corupuscular de la luz, es decir, la luz estaba compuesta de particulas donde cada color correspondia a una massa distinta. No obstante, este fue uno de sus grandes errores, no consiguió explicar satisfactoriamente el fenomeno de la refrección, el cual lo explicaba por la mayor atracción que producia la matèria más densa, lo que llevaba a la contradicción de que la luz tenia que alcanzar mayores velocides n los medios más densos.

Un contemporaneo suyo, Christiaan Huygens (1629-1695), para explicar que era la luz, propuso un modelo ondulatorio en base a ondas que se propagaban en el èter, esto era una substancia extremadamente ligera que ocupaba todos los espacios vacíos como un fluido. Mediante esta teoria consigue explicar mucho mejor la reflexión y la refrección sin encontrarse con los problemas de Newton, no obstante su idea no consiguió calar entre los físicos de la época y fue la idea erronea de Newton la que perduró durante mucho tiempo.

Con el paso de los años se terminó acceptando la teoria de Huygens, además, se decubrieron interesantes fenomenos, como la luz infraroja, William Herschel (1738-1822), o la luz ultravioleta, Johann Wilhelm Ritter (1776-1810), la óptica dejaba de ser el estudio de aquello que se ve. El siguiente gran salto y útltimo por hoy, lo produce otro de los grandes físico de la historia: James Clerk Maxwell (1831-1879).

Este publica «Treatise on Electricity and Magnetism», en este libro, uno de los más importantes de la historia, unifica todo el electromagnetismo, deduce que los campos electromagnéticos se comportan como ondas y al mesurar su velocidad deduce que es la misma que la de la luz. En resumen, descubre que la luz está formada por ondas electromagnéticas y este es el punto de unión con el siguiente capitulo. Como explicarles a los filosofos griegos que las mismas equaciones para explicar el magnetismo serivirian para explicar el comportamiento de la luz, y esto solo es el principio.

La serie va a empezar con dos breves introducciones históricas, la de la Óptica y la del Electromagnetismo, que terminaran justo antes de empezar la física cuántica, creo que así se conseguirán entender hasta que punto fueron increíbles las hipótesis realizadas por genios de la talla de Einstein o Planck, pues sin los antecedentes históricos estas pueden resultar hasta obvias, muy lejos de la realidad.

Bueno, aquí pongo el índice, el cual iré modificando poco a poco.

Capitulo I: Breve historia de la óptica.

Capitulo II: Breve historia del electromagnetismo.

Capitulo III: La radiación del cuerpo negro.

Capitulo IV: El efecto fotoeléctrico.

No quiero poner fechas porque se que no las voy a cumplir, aunque empiezo con esta entrada teniendo listo el primer capitulo y en borrador el II y IV.

Eso es todo, nos vemos mañana con el primer capitulo.

Por suerte solo le han cogido dinero en efectivo y una tarjeta de crédito que no les ha dado tiempo a usar, hubiera podido ser peor, aunque este tipo de cosas hacen sentir un poco de decepción por el país donde vives.