El enredo de citar a Newton

Como ya saben los que hayan leido el post anterior, intentar deducir algo de las demostraciones en el primer volumen de los Principia no es tan sencillo como comprarse la traducción correspondiente, asegurarse de que no es una versión abreviada, y tirar pa’lante. Para los primeros lemas y teoremas, hay diferentes versiones y van cambiando sutilmente.

¿Cual es la historia detras de esto? Bueno, para empezar Newton estaba tan tranquilo en 1684 dedicandose a la Biblia y a las cuestiones de Química, bastante quemado por las disputas sobre física de con Hooke. El pobre Hooke, que esta enterrado enfrente de Newton en Westmunster, (con Dirac enmedio para separarlos), tenia la mania de inventarlo todo, desde el urbanismo de Londres hasta la junta de Cardamo para los tractores (el cardán, decimos aquí).No era mala idea retirarse un poco de las novedades en física. A su predesor en la catedra le habian asaltado piratas, quemado un barco y finalmente enredado en un asunto de abuso de drogas y ascendido a la condicion de Master en Trinity College con la condición de que se dedicara solo a asuntos religiosos. Barrow la habia palmado en el 77, pero seguia siendo buena idea volar bajo en el campus y no intentar “hacer un trabajo sobre Arquimedes que despertará al mundo”.

Lamentablemente, en esto de disputarse autorias Newton ya la habia cagado despues de que Hooke le escribiera en Noviembre del 79, pidiendole articulos para la Royal Society y de paso, “su opinion sobre” la idea que Hooke tenia de explicar el movimiento de los planetas como composicion de movimiento inercial mas caida hacia el centro. Cuando Newton, en navidades, para el carro, el daño ya esta hecho: al menos Hooke va a poder presumir de ser él que le pico a Newton con la curiosidad.

Para colmo, los cielos no estan tranquilos. En 1680 los astronomos calculan la trayectoria de un cometa:

todo el conocimiento torpe humano
se estuvo obscuro sin que las mortales
plumas pudiesen ser, con vuelo ufano,
Ícaros de discursos racionales,
hasta que el tuyo, Eusebio soberano,
les dio luz a las luces celestiales.

y en Londres estan que no cagan con la cuestion de las orbitas. Asi que un verano de principios de los ochenta Halley va a visitar a Newton a Cambridge y le cuenta que esta todo el mundo atascado con eso del movimiento bajo fuerzas centrales. Newton dice “ah si, eso ya lo calculé, un momento que te lo busco”. Empieza a abrir cajones y armarios pero no encuentra los papeles, asi que le promete que se lo volverá a escribir en cuando pueda. Y asi empezó todo: En noviembre del 1684 Newton envia a Londres la primera version de lo que sera el libro I de los Principia: el tratado “DE MOTU CORPORUM”.

Ya que estamos, Isaac decide probarlo en combate y emplear el tratadillo como apuntes de clase para ese año. Asi que en Diciembre del 84 (?) tenemos una version con algunas correcciones para su uso docente, y un par de problemas (entre ellos el calculo del movimiento del cometa de 1680) y  el año siguiente otra revisión, que es ya el tomo primero de los Principia; con leyes, lemas y todo eso.

En resumen, que si estamos interesados en los teoremas de movimiento bajo fuerzas centrales tenemos que mirarnos a estas alturas dos cosas: lo que seria la primera edicion de los principia, y sus versiones en el tratado original del año anterior. Además, la version “para clase” de este tratado ya lleva cuatro lemas y alguna que otra correccion, afortunadamente son solo media docena de paginas.

En 1687 el libro, que no ha parado de crecer, se publica y ya practicamente entonces tenemos a Newton dandole vueltas a las erratas. Pide consejo a algunos amigos y en consecuencia cambia algunas demostraciones; en la carta de Huygens (ver post anterior), por ejemplo, se ven consejos para reescribir los Lemas VI y VII entre otros. Da la impresion en general de que Newton considera menos triviales algunas demostraciones de lo que los demas creen; si no fuera porque Barrow esta bien enterradito, diriase que tiene a su espectro pidendole prudencia y rigor con las dichosas cantidades indefinidamente pequeñas. Tambien me da la impresión de que alguna corrección puede ser más bien por consideración a los que se la sugieren que por convencimiento de su necesidad, pero esto es ya especular demasiado sin saber latin.

Total, que en 1713 sale la segunda edición con las correcciones y aun habrá una tercera en 1726, un año antes de su muerte. No estoy muy seguro de las revisiones entre la segunda y la tercera, pero lo que haya tiene que ser considerado ya no en el contexto de la disputa entre Hooke y Newton, sino de la de Leibnitz contra Newton, que fue bastante mas gorda, con militantes, sockpuppets y titereteros… vamos, que solo les faltaba tener un blog.

En cuanto a traducciones, parece que todas son posteriores a la muerte de Newton, asi que conviene usar alguna bilingüe.

 

enlaces para leer a Newton

A raiz de una discusión sobre algunos lemas y teoremas del libro I de los Principia, me he dado cuenta de que no es tan facil encontrar los textos online, y que para colmo hay siempre dos o tres variantes, segun fuera la primera edicion, la segunda, o la precuela (“De Motu”). Igual mas tarde me da tiempo a contar como van variando enunciados y demostraciones, pero de momento al menos voy a anotar aqui los enlaces.

La wikipedia y wikisource… Nah, ni siquiera voy a poner el enlace. Pero el texto de wikisource no esta mal.

Newton Project http://www.newtonproject.sussex.ac.uk/prism.php?id=1

El ejemplar que uso Newton para corregir la primera edicion, asi que se puede leer parte de la segunda de mano de Newton. http://cudl.lib.cam.ac.uk/view/PR-ADV-B-00039-00001/81

Una carta de Huygens con correcciones, a http://www.dbnl.org/tekst/huyg003oeuv10_01/huyg003oeuv10_01_0044.php

La edicion online que mas me gusta en cuanto a maquetacion, pero es una pena que hay que estar todo el rato dandole a Cancelar  http://gravitee.tripod.com/

Para los que odian los facsimilis, un tal Whiteside montó una edicion de los papeles de Newton. En el tomo VI esta el “De Motu” y practicamente todas las correcciones posteriores. Aunque no esta disponible online ni siquiera de pago,  la copia en google books es util http://books.google.es/books?id=lIZ0v23iqRgC&lpg=PA113&ots=UfVmWgCKQR&pg=PA113#v=onepage&q&f=false Al final me he gastado sesenta euracos en Amazon y ha habido suerte y no se han confundido de tomo.

Ah, en la biblioteca del departamento teniamos un estudio de 1995 de François de Gandt, Force and Geometry in Newton’s Principia. Esta bien, y ademas es una buena pista reciente para el que quiera empezar a buscar en el bosque de citas de google scholar

una de escepticismo: lectura de entrañas

¿La lectura de entrañas de los animales para predecir el futuro, es pseudociencia, o no?

La extispicina o aruspicina, y en particular -por poner una entraña concreta- la hepatomancia o hepatoscopia es casi el caso prototipico de pseudociencia adivinatoria. Los aruspices leen el higado de los animales y predicen el futuro. Un timo. Pero…

Resulta que Ciceron da una explicacion mas ambigua. Hay estafadores, y hubo una practica razonable:

Democritus believed that the ancients had wisely enjoined the inspection of the entrails of animals which had been sacrificed, because by their condition and colour it is possible to determine the salubrity or pestilential state of the atmosphere, and sometimes even what is likely to be the fertility or sterility of the earth. (Cic. Div. 1.131)

Y lo mismo nos cuenta Vitrubio, Libro I, capitulo IV, parrafo 9:

The precepts of the ancients, in this respect, should ever be observed. They always, after sacrifice, carefully inspected the livers of those animals fed on that spot whereon the city was to be built, or whereon a stative encampment was intended. If the livers were diseased and livid, they tried others, in order to ascertain whether accident or disease was the cause of the imperfection; but if the greater part of the experiments proved, by the sound and healthy appearance of the livers, that the water and food of the spot were wholesome, they selected it for the garrison. If the reverse, they inferred, as in the case of cattle, so in that of the human body, the water and food of such a place would become pestiferous; and they therefore abandoned it, in search of another, valuing health above all other considerations.

Pero por otro lado, hay un monton de textos antiguos sobre adivinacion, y ninguno lo enfoca de esta manera. ¿Hubo una practica cientifica y una imitacion degenerada que en cambio se hizo mas polular? ¿Coexistieron ambas?

Este debate ya surgio en el siglo XIX, y he encontrado online un PDF bastante agil de leer que resume la situación: THE PROTOTYPE OF THE MODERN MEAT- INSPECTOR. BY S. MENDELSOHN.

Menos que orden árbol

En QFT es muy típico hacer una primera estimación a “orden árbol”, sin considerar creación de pares particula/antiparticula. Pero particularmente me resulta muy educativo considerar las diferentes fuerzas muy a la antigua, como si estuvieramos en Bohr-Sommerfeld, o incluso en Bohr a secas: considerar la vieja condicion de equilibrio de fuerzas en una orbita circular:

\({V^2 \over r} = {F / m}\)

Moviendo la masa orbitante al lado izquierdo, podemos poner la formula en función del momento angular, y por tanto comparar directamente con la acción minima de mecanica cuántica, la cte de Planck \(h\) (y algunos factores multiplos de pi que siempre me olvido, y que me voy a ahorrar para este comentario)

\(L {V \over r^2} = F\)

El primer caso de interes es el electromagnetismo, o simplemente un campo electrostatico en tres dimensiones espaciales, poniendo \(F = K / r^2\).  El dato del radio se simplifica a uno y otro lado y nos queda

\(L={K\over V}\)

Ahora ponemos un poco de ciencia moderna: por un lado V no puede rebasar la velocidad de la luz, y por otro no puede ser mayor que la cte de Planck. Estas dos condiciones

\(L < {K \over c}; \;\) \(h < L\)

Son las que definen la cte de estructura fina, \(\alpha \approx {K\over c h}\), que cobra su sentido en la zona cercana a la  “saturacion” de las desigualdades, cuando el sistema es a la vez relativista y cuantico. El hecho de que la cte de estructura fina sea pequeña implica que el regimen relativista esta bien regido por la mecanica cuantica, tenemos “autorizacion clasica” para ir a momentos angulares hasta 137 veces más pequeños que la cte de Planck, y es logico que la cuántica tenga algo que decir, pues tiene que prohibir esos nivels. Por cierto, que si calcularamos el radio en función de la velocidad, veriamos que a velocidad c corresponde el radio cero.

Si la constante de estructura fina fuera de orden unidad o mayor, entonces ya no esta tan claro que tengamos algo que hacer con la mecanica cuántica: simplemente las reglas del electromagnetismo dejarian las orbitas estables fuera del dominio de la teoria de Bohr-Sommerfeld.

Otra fuerza interesante es la fuerza constante que se supone tienen los potenciales confinantes como el de QCD. En tal caso, no hay forma de simplificar los radios, y la condicion cuantica parece ser (con las unidades adecuadas para la cte de fuerza, K).

\(h< L < {K r^2 \over c}\)

Pero la condicion “relativista” es mas intriguante. El radio depende de la velocidad, a partir de la ecuacion inicial v^2/r=K/m, o lo que es lo mismo

\(r={m v^2 \over K}\)

asi que en realidad

\(L={K\over v}({m v^2\over K})^2= {m^2 \over K} v^3 = \)

Y en el limite relativista tambien el momento angular tiene un máximo, no un minimo (y de hecho se va a infinito). Nuestra teoria juguete “de cuerdas de Bohr-Sommerfeld” dice que

\(h<{m^2\over K}v^3<{m^2\over K}c^3\)

Y si la particula orbitante tiene masa en reposo distinta de cero, aplicamos \(m=m_0/\sqrt{1-v^2/c^2}\)

\(h<{m_0^2\over K}{v^3\over 1-v^2/c^2}<\infty\)

El resultado es llamativo. Para una masa en reposo lo suficientemente grande, los estados ligados cuanticos ni siquiera son relativistas. La cuerda cuantica relativista cobra mas sentido cuando la particula en el extremo es massless, sin masa en reposo, y entonces v=c. Dejamos como “ejercicio” el considerar qué pasa en cada caso con el radio del estado “fundamental” cuantico, esto es, el de momento angular L=h.

 

 

paperscape: una visualización del arxiv

Aprovecho que los demas blogueros estan distraidos para ser el primero que comenta en castellano sobre paperscape.org. Esta es la típica visualización del arxiv uniendo todos los papers en función de las citas, pero hecha para durar: con actualizaciones, escalado, búsquedas, zoom en plan google maps, y posibilidad de guardar tus propios arboles de citas.

paperscape

Visto por categorias, lo primero que salta a la vista es que el plan para escindir hep-ph y hep-th funcionó perfectamente. O que en efecto la separación era real, y de hecho todavia quedarian dos o tres pequeños pedacitos desgajados de hep-th que deberian tener otras secciones. Pero bueno, mejor id a verlo y haced vuestras propias observaciones.

El sistema ofrece dos coloraciones, por area o por antiguedad, y si conmutamos a la segunda el panorama cambia: hep-ex tiene un monton de papers brillantes, novedosos, y hep-th parece atascada. Y campos enteros de fenomenologia de dimensiones extras no tienen apenas nuevas luces. Esto de los hot topics tambien les ha llamado la atencion en http://www.theguardian.com/science/2013/sep/05/paperscape-universe-scientific-research-arxiv

Los hilillos que cruzan los espacios vacios entre areas no lo hacen al azar: todo el conglomerado de teoria de diagramas (amplitudes) apunta hacia un paper bien concreto: el manual de PYTHIA. Grupos enteros de fenomenologia se desparraman hacia los papers del descubrimiento del Higgs y en paralelo con ellos, otro hilo, mas antiguo, va desde una isla de hep-th a los articulos sobre masas y oscilaciones de neutrinos.

Por abajo, es interesante que la Mecanica Cuántica no deja de ser un aspecto más de Materia Condensada, como lo es la teoria de redes y sistemas complejos, desgajadas ambas, junto con bastantes otras, de la rama principal de cond-mat. Esto es curioso porque quant-ph fue desde el principio un boletin aparte, y hoy en dia hay ramas más separadas de cond-mat que la propia física cuantica.

Si os registrais en el modo “my paperscape”, teneis una visualización distinta, por años y articulos, pensada para montar la nube de actividad de un grupo de investigación. Se pueden guardar los grafos y, con suerte si no van desarrollando problemas de compatibilidad, cargarlos mas tarde. Tiene pinta de que estan puliendo todavia detalles, pero esta ya muy currada.