Un buen físico sin suerte: Paul Ehrenfest

Arriba la fotografía del joven Paul Ehrenfest (18 enero 1880 a 25 septiembre 1933) fue un físico austriaco y holandés, quien hizo importantes contribuciones al campo de la mecánica estadística y su relación con la mecánica cuántica, incluyendo la teoría de la transición de fase y el teorema de Ehrenfest. Trabajó y ayudó a los físicos más importantes. Einsten decía de él:

“Ehrenfest no era solamente el mejor maestro en nuestra profesión que yo haya conocido; también estaba apasionadamente preocupado por el desarrollo y el destino de los hombres, especialmente de sus estudiantes. Entender a los demás, ganar su amistad y confianza, ayudar a cualquiera enzarzado en luchas externas o interiores, animar el talento joven; todo esto era su elemento real, casi más que su inmersión en problemas científicos.”

 

Estudiantes de Ehrenfest, Leiden 1924. De izquierda a derecha: Gerhard Heinrich Dieke , Samuel Abraham Goudsmit , Jan Tinbergen , Paul Ehrenfest, Ralph Kronig , y Enrico Fermi

Paul Erhrenfest era un santo Tomás dubitativo, pero era de sí mismo de quien dudaba. era un físico austríaco de mucho talento que trabajo con muchos de los máximos nombres de la ciencia a proncipios del siglo XX: Einstein, Heisenberg, Pauli, Dirac, todos se beneficiaron de su ayuda. Por encima de todo era un crítico incisivo, capaz de señalar los puntos débiles de cualquier argumento: la conciencia de la física. También era famoso por suis comentarios, como: “¿Por qué tengo tan buenos estudiantes? Porque soy muy estúpido”. O, “¿Usted dice eso por principio o sólo porque resulta que es cierto?”.

Left to right: Hendrik Casimir (kneeling), Bart Bok, George Uhlenbeck, Samuel Goudsmit, Paul Ehrenfest, Mrs. Jaantje Logher Goudsmit, Enrico Fermi and Mrs. Else Uhlenbeck (sitting in front of Casimir). Credit: AIP Emilio Segrè Visual Archives.

Ehrenfest hizo importantesd contribuciones a la física en varias áreas y los estudiantes de licenciatura que estuan mecánica cuántica llegan invariablemente al “teorema de Ehrenfest”. Pero los niveles exigidos por Ehrenfest eran tan elevados que ni el podía estar a la altura. A pesar de la alta estima en que otros lo tenían y que le llevó a ser invitado a ocupar la cátedra de física de Leiden en 1912, cuando sólo tenía 32 años, Ehrenfest sufría de baja autoestima. Llegó a estar frustrado por su incapacidad de seguir el rápido ritmo de los desarrollos en la física cuántica y su Naturaleza cada vez más metafísica,

Ehrenfest dirigía seminarios los martes en la Universidad de Leyden en donde intervenían los grandes científicos de la época. Allí nació y se consolidó la hipótesis sobre el spin del electrón, y Ehrenfest fue su impulsor. También intervino como iniciador y organizador de la famosa polémica entre Bohr y Einstein.

Paul Ehrenfest dejó tras de sí ideas físicas que sobrevivieron la memoria de sus discípulos y amigos. Tendió un puente sobre el abismo que en la mente de sus contemporáneos separaba los fenómenos cuánticos de los clásicos por medio del conocido teorema de Ehrenfest, propuesto en un artículo en 1927. En él radica la esencia del principio de correspondencia que en 1918 formuló Niels Bohr.

Hay cuetiones y situaciones en la vida de una persona que, se tienen que vivir para poder comprender hasta que punto se puede uno ver afectado por los hechos y, si además, resulta que no eres de un carácter fuerte, las cosas se agravan hasta llegar a lo inevitable. El carácter apocado de este personaje se ahondó, exacerbado por los graves problemas mentales de su hijo Wassik, con síndrome de Down. Ludwig Boltzmann, que fue supervisor de Ehrenfest, se había suicidado en 1906 desesperado por la falta de reconocimiento de su trabajo, Paul Ehrenfest hizo lo mismo el 25 de Septeimbre de 1933, pegándose un tiro después de haber disparado a su hijo en la sala de espera del médico.

Ehrenfest demostró que en mundos con más de tres dimensiones no podían existir átomos estables en absoluto. O bien los electrones caían al núcleo en una trayectoria espiral o bien se dispersaban. Tambioén advirtió que las ondas tridimensiopnales tienen propiedades muy especiales. Sólo en tres dimensiones viajan las ondas en el espacio libre sin distorsión o reververación. El el mundo de dimensiones del espacio es par (dos, cuatro, seis…), entonces las diferentes partes de una perturbación ondulataria viajan a velocidades diferentes.

Como resultado, si la emisión ondulatoria es continua habrá reververación en el receptor: ondas que salen en distnates diferentes llegarán al mismo tiempo. Si el número de dimensiones del espacio es un número impar, todas las perturbaciones viajan a la misma velocidad, pero si hay tres dimensiones la onda se distorsionará cada vez más. Las omndas tridimensionales son especiales.

El imaginativo estudio de Ehrenfest demostraba que las dimensiones del mundo tiene un efecto de largo alcance sobre cómo son las cosas. Los mundos tridimensionales son muy inusuales. Imponen propiedades espciales a las leyes y constantes de la Naturaleza.

Pese a todo, Ehrenfest no fue más lejos en 1917 y no extrajo conclusiones filosóficas especiales de sus resultados. No fue el primero en advertir que había algo especial en las órbitas planetarias en mundos tridimensilaneles.

William Paley había explicado ya en 1802 las características únicas en apoyo de la Ley inversa del cuadrado de la gravedad, y el examen que hizo Vallace en 1905 en su libro El lugar del hombre en el Universo habían reiterado estas características especiales. Pero estos autores habían escrito anteas de que hubiera surgido la teoría cuántica de la materia y Ehrenfest podía hacer un razonamiento mucho más completo y más profundo sobre la singularidad física de los mundos tridimensionales.

Asimismo, gradúo a varios físicos que resultaron valiosos no sólo en el campo de la física. Por ejemplo, Jan Tinbergen, alumno de Ehrenfest, aplicó conceptos de la termodinámica a la economía y se hizo acreedor al primer Premio Nobel de Economía en 1969.

Resumen

En los orígenes de la física cuántica, a principios del siglo XX, la asimilación y maduración de las nuevas teorías requirió del establecimiento de vínculos con sus antecesoras, antes de poder desprenderse de ellas y formar una nueva estructura totalizadora de comprensión en esta disciplina. Se han escrito artículos analizando el papel que jugó Paul Ehrenfest en una parte de ese proceso. Por una parte hay que destacar el paralelismo de sus investigaciones con las de Niels Bohr, mostrando cómo el trabajo conjunto de ambos nos permite argumentar en favor de la continuidad conceptual en el desarrollo de teorías científicas. Sin embargo, también se muestra que dicha continuidad tiene un límite. En este caso también podríamos hablar del análisis que Paul Ehrenfest y Albert Einstein hacen del experimento de Stern–Gerlach para mostrar que, en una revolución del conocimiento, al final surgen en verdad nuevos paradigmas con los que finalmente las nuevas teorías se desprenden de las anteriores.

Hay personajes que pudieron llegar a la más  alta cumbre científica y, sin embargo, por su caracter, las circuntancias de sus vidas y otros elementos que no pudieron soslayar, le dejaron casi… en el anonimato y, algunos, como es el caso de nuestro personaje de hoy, dejó al menos, una muestra de su talento.

emilio silvera

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