Stephen Hawking

¿Juega Dios a los Dados?

Artículo original en inglés
Traductores : José Luis Acuña / Ariadna Martínez

Esta conferencia versa sobre si podemos predecir el futuro o bien éste es arbitrario y aleatorio. En la antigüedad, el mundo debía de haber parecido bastante arbitrario. Desastres como las inundaciones o las enfermedades debían de haber parecido producirse sin aviso o razón aparente. La gente primitiva atribuía esos fenómenos naturales a un panteón de dioses y diosas que se comportaban de una forma caprichosa e impulsiva. No había forma de predecir lo que harían, y la única esperanza era ganarse su favor mediante regalos o conductas. Mucha gente todavía suscribe parcialmente esta creencia, y tratan de firmar un pacto con la fortuna. Se ofrecen para hacer ciertas cosas a cambio de un sobresaliente en una asignatura, o de aprobar el examen de conducir.

Sin embargo, la gente se debió de dar cuenta gradualmente de ciertas regularidades en el comportamiento de la naturaleza. Estas regularidades eran más obvias en el movimiento de los cuerpos celestes a través del firmamento. Por eso la Astronomía fue la primera ciencia en desarrollarse. Fue puesta sobre una firme base matemática por Newton hace más de 300 años, y todavía usamos su teoría de la gravedad para predecir el movimiento de casi todos los cuerpos celestes. Siguiendo el ejemplo de la Astronomía, se encontró que otros fenómenos naturales también obedecían leyes científicas definidas. Esto llevó a la idea del determinismo científico, que parece haber sido expresada públicamente por primera vez por el científico francés Laplace. Me pareció que me gustaría citar literalmente las palabras de Laplace. y le pedí a un amigo que me las buscara. Por supuesto que están en francés, aunque no esperaba que la audiencia tuviera ningún problema con esto. El problema es que Laplace, como Prewst [N. del T.: Hawking probablemente se refiere a Proust], escribía frases de una longitud y complejidad exageradas. Por eso he decidido parafrasear la cita. En efecto, lo que él dijo era que, si en un instante determinado conociéramos las posiciones y velocidades de todas las partículas en el Universo, podríamos calcular su comportamiento en cualquier otro momento del pasado o del futuro. Hay una historia probablemente apócrifa según la cual Napoleón le preguntó a Laplace sobre el lugar de Dios en este sistema, a lo que él replicó "Caballero, yo no he necesitado esa hipótesis". No creo que Laplace estuviera reclamando que Dios no existe. Es simplemente que El no interviene para romper las leyes de la Ciencia. Esa debe ser la postura de todo científico. Una ley científica no lo es si solo se cumple cuando algún ser sobrenatural lo permite y no interviene.

La idea de que el estado del universo en un instante dado determina el estado en cualquier otro momento ha sido uno de los dogmas centrales de la ciencia desde los tiempos de Laplace. Eso implica que podemos predecir el futuro, al menos en principio. Sin embargo, en la práctica nuestra capacidad para predecir el futuro está severamente limitada por la complejidad de las ecuaciones, y por el hecho de que a menudo exhiben una propiedad denominada caos. Como sabrán bien todos los que han visto Parque Jurásico, esto significa que una pequeña perturbación en un lugar puede producir un gran cambio en otro. Una mariposa que bate sus alas puede hacer que llueva en Central Park, Nueva York. El problema es que eso no se puede repetir. La siguiente vez que una mariposa bata sus alas, una multitud de otras cosas serán diferentes, lo que también tendrá influencia sobre la meteorología. Por eso las predicciones meteorológicas son tan poco fiables.

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¿Por qué el arcoiris tiene forma de arco?

El arcoiris es un fenómeno muy hermoso de la naturaleza y que podemos presenciar bajo ciertas condiciones. Debemos estar situados entre un elevado Sol y un manto de uniformes gotitas de agua suspendidas en el cielo. Si dejamos el Sol a nuestra espalda, es posible que observemos un arco formado por los colores en lo cuales se descompone la luz. Mientras más alto el Sol en la espalda, más bajo el arcoiris y viceversa.

Se dice que fue Sir Isaac Newton en 1665 quien documentó todos los experimentos en cuanto a descomposición de la luz se refiere. Hay antecedentes que anteriormente otros científicos lo hicieron también. Lo cierto es que con el paso de los años podemos decir que la luz no era tan blanca como pensábamos, sino que al pasar por un prisma se separaba en distintas longitudes de onda, lo que produce un color por cada longitud de onda distinta. Si imaginamos un rayo de luz compuesto de ondas, la longitud de onda viene a ser como la distancia que separa cada cresta de las ondas. Entonces cuando un rayo de luz entra al prisma, saldrán refractados los colores del espectro. Lo interesante acá es que esos rayos de colores saldrán en un determinado ángulo, distinto al del rayo original.

El mismo efecto se produce con la luz solar cuando entra en las gotitas dispersas en la atmósfera cuando está lloviendo. La luz entra en cada una de las gotitas y se produce la refracción, es decir, dicha luz blanca se separa en distintas longuitudes de onda, y ahora descompuesta es reflejada hacia nosotros. Este "rebote" producido es en un ángulo de 42°.

Sin embargo, si pudiésemos ver cómo se refracta la luz dentro de cada esfera de gotas de agua, veríamos que dentro de ella también la luz se desvía:

Ángulo de luz refractado por una gota de agua.

Ahora bien, el observador que recibe este espectro en la Tierra verá un arco. En realidad lo que se forma es una círcunferencia, pero la vemos cortado casi por la mitad (semicircunferencia) debido a la línea del horizonte de la Tierra (si el suelo se hiciera transparente y pudiéramos ver a través del éste hacia el universo, podríamos ver el círculo completo). La otra alternativa sería estar a cierta altura, muy arriba como mirando sobre un avión para poder ver el círculo, aunque es raro verlo completo aunque no imposible. Así por lo menos lo cree la gente de Mérida en Yucatán, México.

Este círculo corresponde a la base de un cono de luz imaginario cortado, en cuyo vértice se encuentra el observador. He leido por ahí quien dice que el Sol dispersa su luz en forma de cono. Eso es falso, el Sol dispersa su luz como una gran esfera que se expande en todas direcciones. El Cono del que siempre se hace mención en los arcoiris es, como ya mencioné,una figura formada por cada observador como vértice y las partículas de agua que refractan la luz en radio angular de 42° entre el Sol y dicho observador. Todos vemos un arcoiris distinto al que ven los demás, ya que cada uno generará un cono diferente por estar ubicado en posiciones diferentes. De esto se desprende que en realidad no existe el arcoiris único. De hecho no se puede tocar, no se puede ir a buscar ninguna olla llena de monedas de oro al final del arcoiris (lamentablemente).

A veces se observa un círculo de arcoiris alrededor del Sol. Ese fenómeno se denomina halo y se produce al refractarse la luz solar (o lunar) en algunas gotas que se cristalizan en cierto tipo de nubes de la clase cirro estratos.


Referencias:

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/color/arcoIris/ArcoIris.htm
http://www.explora.cl/exec/cyt/preg_cientif/ficha.e3?id=22
http://es.wikipedia.org/wiki/Arco_iris
http://cosasinteresantes.blogdiario.com/1144273800/
http://www.missouriskies.org/rainbow/february_rainbow_2006.html