Texto original del Curso de Educación Física
Dos interesantes historias de mi infancia han enriquecido enormemente mi comprensión del mundo y me han permitido convertirme en físico teórico.
Recuerdo que mis padres me llevaban a San Francisco de vez en cuando para visitar los famosos jardines de té japoneses. Me agaché junto a un pequeño estanque, fascinado por las coloridas carpas que nadaban lentamente entre los nenúfares. Este es uno de los recuerdos más felices de mi infancia.
En ese momento de tranquilidad, me llené de un ensueño infinito. A menudo me hago preguntas que sólo hacen los niños, como cómo observa la carpa en el estanque el mundo que la rodea. ¡Creo que su mundo debe ser maravilloso!
Las carpas viven en esta piscina poco profunda durante toda su vida. Creían que su "universo" estaba hecho de oscuros charcos de agua y nenúfares. Pasaron la mayor parte del tiempo deambulando por el fondo de la piscina, por lo que sólo eran vagamente conscientes de otro mundo fuera del agua. La naturaleza de mi mundo estaba más allá de su comprensión. Me gusta sentarme a sólo unas decenas de centímetros de la carpa, pero estamos tan separados como un abismo. Carp y yo vivimos en dos universos completamente diferentes y nunca entramos en el mundo del otro. Estábamos separados por una fina "valla" sobre el agua.
Alguna vez pensé que entre los peces del fondo del agua, podría haber algunas carpas "científicas". Me imagino que este "científico" de la carpa se burlaría de los peces que sugieren que existe un mundo paralelo más allá de los nenúfares. Creen que las únicas cosas que realmente existen son las que los peces pueden ver y tocar. La piscina lo es todo. El mundo invisible fuera de la piscina no tiene importancia científica.
Una vez me encontré con una fuerte lluvia. Noté miles de pequeñas gotas de lluvia bombardeando la superficie del agua de la piscina. El agua de la piscina se volvió caótica y los nenúfares se balanceaban bajo las olas rompientes. Mientras me escondía del viento y la lluvia, quería descubrir cómo se vería todo lo que me rodeaba a los ojos de la carpa. A sus ojos, los nenúfares parecen moverse solos y nada puede arrastrarlos. Porque así como nosotros no podemos ver el aire y el espacio que nos rodea, las carpas no pueden ver el agua en la que viven y les sorprende que los nenúfares puedan ejercitarse.
Creo que los "científicos" de la carpa inventarán inteligentemente algo ficticio - se llama "fuerza" - para encubrir su ignorancia. Como no pueden entender las ondas del agua invisible, concluirán que la razón por la que el nenúfar puede moverse sin ser tocado es porque hay una fuerza misteriosa e invisible que actúa sobre él. Podrían darle a la ilusión un nombre inescrutable (como acción a distancia o la capacidad de moverse sin tocar un nenúfar).
Una vez pensé ¿qué pasaría si una carpa "científica" quedara atrapada en el estanque? Probablemente tendría que luchar mucho para que lo inspeccionara antes de volver a colocarlo en la piscina. Entonces, ¿qué pensarán otras carpas de esto? Es algo terrible para ellos. Por primera vez se dan cuenta de que un "científico" de la carpa ha desaparecido de su universo. Es así de simple y no deja rastro. No importa cómo buscaron en su universo, no había rastro de la carpa perdida. Sin embargo, apenas unos segundos después, cuando lo devolví a la piscina, apareció de repente la carpa "científica". Para otras carpas, esto es un milagro.
Después de calmarse, el "científico" de la carpa les contará una historia legendaria que realmente les sorprende. Decía: "De repente, de alguna manera, fui sacado de nuestro universo (agua de piscina) y arrojado a un mundo invisible con luces deslumbrantes y objetos extraños que nunca había visto antes. Lo más extraño fue que la criatura que me atrapó no se parecía en nada a un pez. Lo que me sorprendió aún más fue que no podía ver sus aletas, pero sentía que las leyes familiares de la naturaleza ya no encajaban en este mundo invisible, de repente me encontré de regreso a nuestro mundo." (Por supuesto. , esta historia de viajes extrauniversales es extraña para las carpas, y la mayoría de los peces piensan que es una completa tontería).
A menudo pienso que somos como carpas nadando orgullosas en un estanque. Pasamos nuestras vidas en nuestra propia "piscina", pensando que nuestro universo contiene sólo aquellas cosas que podemos ver y tocar. Al igual que la carpa, pensamos que el universo contiene sólo cosas familiares y visibles. Nos negamos con aire de suficiencia a reconocer que existen otros universos paralelos o espacios multidimensionales directamente delante del nuestro, más allá de nuestra comprensión.
Si nuestros científicos inventaron conceptos como fuerza, fue sólo porque no podían ver las vibraciones invisibles que llenan el espacio que nos rodea. Algunos científicos desprecian la idea de un mundo de dimensiones superiores porque no pueden probarlo fácilmente en el laboratorio. Nuestro universo puede ser uno de innumerables universos paralelos. Cada universo está conectado con otros universos a través de innumerables vacíos: túneles que conectan dos reinos del espacio. Viajar entre estas cavidades es posible, pero poco probable. )
Desde entonces, me he interesado mucho en la posibilidad de mundos de dimensiones superiores. Como muchos niños, devoré una historia de aventuras sobre un viajero en el tiempo que se aventura a otras dimensiones, explorando universos paralelos invisibles para nosotros, donde es fácil anular las leyes habituales de la física. Cuando era niño, me preguntaba si la nave que desapareció misteriosamente en el Triángulo de las Bermudas simplemente había entrado en un agujero espacial. La serie "Foundation" de Asimov nunca deja de sorprenderme. El descubrimiento de los viajes hiperespaciales en el libro conduce al surgimiento de un imperio galáctico.
El segundo incidente de mi infancia también me dejó una profunda impresión. Escuché una historia cuando tenía ocho años y se me quedó grabada en la mente desde entonces. Recuerdo a mi maestra de secundaria contándole a la clase una historia sobre un gran científico fallecido. Hablaron de él con gran reverencia, llamándolo el científico más grande de toda la historia de la humanidad. Dicen que pocas personas entendieron sus ideas, pero sus descubrimientos cambiaron el mundo y todo lo que nos rodea. No entendí mucho de lo que intentaban decirnos, pero lo que más me interesó fue que murió antes de poder completar su gran descubrimiento. Dicen que trabajó en la teoría durante muchos años, pero después de su muerte su trabajo inacabado permaneció en su propio escritorio.
Esta historia me fascinó. Para un niño, esto es muy misterioso. ¿Cuál es su obra inacabada? ¿De qué trata el papel que hay sobre su escritorio? ¿Qué problema podría ser tan difícil de resolver, tan importante, que merezca que un científico tan grande dedique toda su vida a este tipo de investigación? Por curiosidad, decidí aprender todo lo que pudiera sobre Einstein y sus teorías inacabadas. Recuerdo pasar muchas horas leyendo tranquilamente todos los libros que pude encontrar sobre este gran hombre y sus teorías. Este recuerdo sigue siendo tan cálido como la primavera. Después de leer el libro en la biblioteca local, comencé a buscar en bibliotecas y librerías de toda la ciudad, ansioso por encontrar pistas. Rápidamente aprendí que esta historia era más emocionante que cualquier misterio de asesinato y más importante que cualquier cosa que pudiera haber imaginado. Decidí llegar al fondo de este secreto, aunque para ello tuviera que convertirme en físico teórico.
Pronto supe que el artículo inacabado de Einstein era la llamada teoría del campo unificado que estaba tratando de construir. Esta teoría puede explicar todas las leyes naturales, desde pequeños átomos hasta vastas galaxias. Pero, cuando era niño, no podía imaginar la posible conexión entre la carpa nadando en el estanque del jardín de té y el artículo inacabado sobre el escritorio de Einstein. No veo cómo el uso de dimensiones superiores podría ser la clave para resolver una teoría de campo unificado.
Más adelante en la escuela secundaria, leí muchos libros en la biblioteca local y, a menudo, iba a la biblioteca de física de la Universidad de Stanford. Allí descubrí que el trabajo de Einstein hizo posible una nueva forma de materia llamada antimateria. Esta sustancia actúa de la misma manera que la materia ordinaria, pero cuando entra en contacto con la materia ordinaria, se aniquila, liberando energía de forma repentina. También sabía que los científicos habían construido algunos instrumentos grandes, o "colisionadores de átomos", que podían producir pequeñas cantidades de esta extraña sustancia, también conocida como antimateria, en el laboratorio.
Una de las ventajas de los jóvenes es que no se dejan intimidar por las limitaciones mundanas, que suelen ser algo que a la mayoría de los adultos parece resultarles difícil trascender. Sin considerar las dificultades que implicaba, me propuse construir mi propio colisionador atómico. Había estado estudiando la literatura científica y finalmente determiné que podía construir el llamado betatrón que podía acelerar electrones a un millón de electronvoltios (un millón de electronvoltios se refiere a electrones acelerados en un campo eléctrico de un millón de voltios de energía). obtenido).
Primero compré una pequeña cantidad de sodio 22. El sodio 22 es una sustancia radiactiva que puede emitir positrones (la antimateria de los electrones) de forma natural. Luego construí una cámara de niebla donde podía ver las huellas dejadas por las partículas subatómicas. De esta manera puedo tomar cientos de hermosas fotografías del legado de antimateria en la cámara de niebla.
Luego recorrí numerosos almacenes electrónicos de la zona, ensamblé el hardware necesario, incluidos cientos de libras de chatarra de acero, y construí un electrón-voltio de 2,3 millones en mi taller. El betatrón es totalmente capaz de producir un haz de antielectrones. Para generar el enorme campo magnético necesario para un betatrón, convencí a mis padres para que me ayudaran a enrollar 22 millas de alambre de cobre en el campo de fútbol de mi escuela secundaria. Pasamos todas las vacaciones de Navidad en esta línea de 50 yardas (1 yarda = 0,91 metros), enrollando e instalando bobinas voluminosas que doblan las trayectorias de los electrones de alta energía.
Cuando finalmente se construyó, el betatrón de 300 libras y 6 kilovatios consumió toda la energía generada en mi casa. Cuando lo recojo, normalmente quemo todos los fusibles y la habitación se queda a oscuras. La madre a menudo sacude la cabeza periódicamente cuando la casa está a oscuras. Creo que mamá estaba confundida porque no podía tener un hijo que jugara en un campo de béisbol o en una cancha de baloncesto, pero tenía un hijo que estaba construyendo un dispositivo electrónico gigante en el garaje. Para mi alegría, el instrumento generó con éxito un campo magnético más de 20.000 veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra, necesario para acelerar el haz de electrones.