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lunes, 28 de julio de 2014

De vuelta al mundo real

Ya vamos en la segunda mitad del año y hasta ahora he tenido solo una meta cumplida: terminar la maestría en Física a tiempo y de manera decorosa. Digo decorosa, porque cuando la comencé tuve verdaderas dificultades para ponerme al corriente con lo que se suponía que ya tenía que saber de física y matemáticas para poder empezar; a decir verdad, la mayor parte de la maestría me ha servido para hacerme una idea del plan de estudios que tendré que adoptar si es que pretendo seguir al doctorado, y en retrospectiva me siento afortunado de siquiera haber sido admitido en primer lugar.
    En el pequeño estudio que me he confeccionado en mi casa hay una pared entera ocupada por dos pintarrones blancos, que a lo largo del semestre han llevado la bitácora de pendientes pertinentes a la maestría y algunas anotaciones sobre pagos y trámites que tiene que hacer uno cuando se espera que sea un adulto responsable. Ahora que estoy más desocupado, uno de los dos pintarrones está completamente en blanco y el otro tiene pendientes que son más bien recordatorios de tareas ociosas que quiero realizar, tales como nueve (sí, 9) artículos para publicar aquí, una presentación sobre pseudociencia, otra sobre ciencia y religión, y una consigna escrita por mi esposa que dice Debo hacer ejercicio, en alusión a mi fastidiosa espalda baja que, si me porto bien y hago los ejercicios, será operada más tarde que temprano.
    Me detengo y volteo a mi alrededor por primera vez en más de dos años y me pongo a reflexionar sobre dónde estoy en mi vida, a dónde he llegado, a dónde quiero ir, qué quiero hacer con los años que me quedan. Y es que, aunque suene pesimista o hasta fatalista, procuro planear mi vida siempre tomando en cuenta que voy contra reloj y no habrá otra oportunidad—este no es un ensayo para lo que sigue; esto es lo que sigue. Fue con esta mentalidad que, tan pronto salí del hospital hace dos años y medio, después de acercarme peligrosamente a la falla de mis órganos por choque diabético—1140mg/dl de glucosa, para que busquen en internet eso qué implica—, me dirigí a la universidad pública más cercana sin saber prácticamente nada y les dije: —Quiero ser físico. Quiero entrar a la maestría. Díganme qué tengo que hacer—y entonces lo hice.
    Había sido demasiado fácil tomar una actitud complaciente: soy joven y la vida es larga, ya habrá tiempo para lo que quiero hacer después, ahorita me la llevo tranquilo. Hizo falta la pérdida total de la función insulínica de mi páncreas para hacerme reaccionar—y sin embargo me siento afortunado de haber recibido el mensaje cuando lo recibí; parte de mí inclusive quisiera que hubiera llegado antes. Y es que no es para menos: mi vida por fin apunta, si bien todavía no camina mucho, en la dirección que imaginé alguna vez cuando era un jovenzuelo.
    Ahora tengo que enfrentarme con que el mundo y el tiempo no se detuvieron mientras estuve ocupado tratando de ser físico: la deuda de mi hipoteca ha bajado una cantidad irrisoria; la del coche efectivamente acaba de subir, por aquello de que se terminó el año de seguro gratis; y estoy en busca de un trabajo adicional (si no es que uno completamente nuevo) para tan solo salir tablas en los estados de cuenta, ahora que se acaba la beca de la maestría. Por si no fuera suficiente, me enteré de que me había estado controlando la diabetes de la manera más anticuada y riesgosa posible todo este tiempo—titubeo en tomarlo en cuenta como “control”—y el cambio de doctor y de protocolo de tratamiento me ha regresado prácticamente al principio (cómo me enteré de las deficiencias en mi tratamiento es una historia larga, quizá para otra ocasión). En unas semanas se agregará a esta lista el ser padre. Así que sí, como me han comentado en un par de ocasiones, estoy más delgado y, sobre todo, canoso.
    En este momento es importante hacer una aclaración sobre el tono de lo que escribo, y es que lo que más quiero evitar aquí es provocar un sentimiento de tedio en el amable lector ante mi lastimoso recuento de que la vida no es fácil. Al contrario, quienes me conocen sabrán que no soy precisamente optimista, pero me gustan los retos y es difícil que me rinda en lo que sea. Por primera vez en mucho tiempo, quizá desde que hace algunos años intentara también ser músico, me siento genuinamente entusiasmado por el porvenir. Sé que las estadísticas a largo plazo no me favorecen—45 años de esperanza de vida a partir del diagnóstico para diabéticos tipo 1 diagnosticados a los 20 (en mi caso tenía 29), lo que sugiere que tal vez no llegue siquiera a jubilarme—pero también sé que pudo ser mucho, pero mucho peor.
    Aquí se antoja el cliché de la “segunda oportunidad a la vida” que tantas personas en situaciones como la mía y mucho peores evocan, solo que creo que el dicho está equivocado. En realidad, es la misma oportunidad—desde que uno nace la está viviendo. Más bien prefiero pensar que mi preciada oportunidad no la perdí en una tragedia, una tontería o, lo peor de todo, en el conformismo y la apatía. Esta renovación de mi empuje por vivir ha resultado en que me he vuelto menos tolerante en algunas cosas—“radicalizado”, diría mi esposa—y más comprensivo en otras.
    Es así que ahora espero llenar los pintarrones de muchas cosas próximamente—habrá una predominancia de matemáticas y física, tan pronto le ponga “palomitas” a los otros pendientes—pero seguramente aumentaré el ritmo de estas y otras masturbaciones mentales también.  Por ahora me despido; tengo cosas qué hacer.








martes, 4 de febrero de 2014

Agujeros negros para principiantes



Los agujeros negros son objetos astronómicos de gran interés tanto para los investigadores profesionales como para el público en general.  Estudiarlos a fondo requiere un amplio conocimiento de todas las ramas de la física y, ante todo, mucha imaginación.  Es irónico, entonces, que por mucho tiempo los agujeros negros fueran considerados completamente ficticios: tan solo una consecuencia curiosa pero imposible de la Teoría de la Relatividad de Einstein.  Hoy en día, sin embargo, son una fuente de trabajo constante para muchos físicos, y han podido ser observados directamente por astrónomos—bueno, tan directamente como se puede.
Distorsión del espacio provocada por un agujero negro.

    Para poder ver qué es un agujero negro, hay que dar un vistazo a la Relatividad General de Einstein.   Antes de la teoría, la naturaleza de la fuerza de gravedad era un misterio, siendo considerada como una acción de atracción a distancia entre dos masas, pero sin un mecanismo claro.  La mecánica de Newton servía para calcular los efectos de la gravedad, pero decía poco o nada acerca de los mecanismos mediante los cuáles ésta operaba.  Además, a finales del siglo XX se encontró que había situaciones en las que resultaba  insuficiente para explicar observaciones astronómicas específicas, tales como la precesión del perihelio de la órbita de Mercurio.  De manera paralela, los físicos se dieron cuenta que las transformaciones galilieanas de la mecánica newtoniana (la suma simple de velocidades y tiempos a la hora de hacer cálculos que involucraran movimiento relativo de cuerpos, o de ondas de luz) daban resultados lógicamente inconsistentes.  Tomando estas disonancias en las teorías y observaciones como punto de partida, Einstein formuló  su Teoría de la Relatividad, que se divide en Relatividad Especial y Relatividad General.

Órbita newtoniana (rojo) comparada con una órbita
relativista (azul) para un planta alrededor de una estrella.
    La Relatividad General define a la gravedad como una deformación del espacio y el tiempo provocada por la masa; objetos más masivos deforman al espacio más que objetos menos masivos.  Siendo el espacio mismo lo que es afectado por la gravedad, inclusive la luz puede verse atraída por ella (en la mecánica newtoniana se suponía que la luz era inmune a efectos gravitacionales, por no tener masa).
    Al poco tiempo de ser publicada la teoría de Einstein, los  físicos se dieron cuenta de que tenía enormes implicaciones.  Entre muchos otros fenómenos predichos por la teoría se encontraban los agujeros negros: regiones del espacio en donde la gravedad es tan fuerte que nada puede salir, ni siquiera la luz.  Esto sucede en las ocasiones en las que el campo gravitacional alrededor de un objeto compacto es tan alto, que ni siquiera la velocidad de la luz es suficiente para poder escapar de él, en cuál caso se tiene un agujero negro.  El objeto en sí podría formarse a partir del núcleo colapsado de una estrella supermasiva durante una explosión de tipo supernova, en cual caso se denomina agujero negro estelar.  Si acumula más material o inclusive si se fusiona con otra estrella  u otro o agujero, entonces puede formarse un agujero negro supermasivo.
    Inmediatamente surgieron las objeciones a la existencia de tales objetos; la principal por muchas décadas era que los agujeros negros violaban las leyes de la termodinámica.  Si se supone que nada puede escapar de un agujero negro, argumentaban algunos físicos, entonces no pueden tener temperatura ni emitir radiación, por lo cuál se viola la Segunda Ley de la Termodinámica, que establece que la entropía de un proceso físico siempre debe ir en aumento.  Esto es, que al acumular materia un agujero negro éste debería calentarse y regresar algo de ese material al espacio en forma de radiación—cosa imposible si es que nada puede salir.
    Este problema fue resuelto en los 70s por Steven Hawking, que utilizó fenómenos cuánticos para idear un mecanismo de radiación para los agujeros negros.  Existe una región alrededor del agujero negro, conocida como el horizonte de eventos, a partir de la cuál ningún objeto (ni la luz) puede escapar.  Tal límite es como el punto a partir del cuál un nadador que se aproxima a una cascada ya no puede hacer nada para evitar caer; por más rápido que nade en dirección contraria, la corriente lo arrastrará.  Hawking explotó el fenómeno cuántico de las partículas virtuales: resulta que inclusive en el espacio vacío, todo el tiempo se están formando pares de partículas que instantáneamente se aniquilan entre sí, preservando la cantidad total de materia como cero. Sin embargo, si uno de estos pares de partículas se forma justo en la orilla de un horizonte de eventos, entonces una de ellas puede caer a través del horizonte—hacia el agujero negro—y la otra, al no tener una compañera con la cuál aniquilarse, escapa hacia el espacio.  La partícula absorbida lleva entonces energía negativa hacia el agujero, provocando que éste se encoja ligeramente.  Mediante este mecanismo, Hawking demostró que los agujeros negros no solamente emiten radiación, sino que además se pueden evaporar.
    Actualmente se cree que en el centro de cada galaxia del Universo hay uno o varios agujeros negros supermasivos.  En nuestra propia Vía Láctea se tiene identificado un objeto con las características necesarias en la región de Sagitario A*, en las profundidades del núcleo galáctico.  En tal región, se observa docenas de estrellas orbitando rápidamente alrededor de un objeto invisible.  Cálculos hechos por astrónomos indican que el objeto debe tener más de cuatro millones de masas solares para producir las órbitas que se observan en las estrellas de la región.  Además, en los próximos años, una nube de gas que se encuentra próxima a este foco de gravitación se acercará lo suficiente como para poder observar cómo es deformada y engullida en un periodo que pudiera durar varias décadas.
Nube de gas G2 siendo destrozada por el agujero en Sagitario A*.
    Pero, ¿qué pasa al caer un objeto a un agujero negro?  La respuesta varía según el punto de vista.  Suponiendo que hubiera dos astronautas, uno  cayendo al agujero negro y otro fijo y a salvo en el exterior, se tendrían versiones de los hechos muy distintas.  Comenzando por el astronauta que se encuentra a salvo y que observa cómo su compañero cae al agujero, primeramente observará que el tiempo de su compañero se hace cada vez más lento a medida que cae.  Además, su compañero tendrá un aspecto rojizo y cada vez más tenue a medida que se acerca al horizonte de eventos, dado que la luz es estirada por la gravedad del agujero.  Finalmente, una vez que el compañero parezca detenido completamente en el tiempo y apenas visible, desaparecerá hacia la oscuridad.
    El astronauta que cae, sin embargo, tiene una perspectiva distinta—y hasta ahora los físicos no están del todo de acuerdo en lo que le sucede.  Tal como el nadador que pasa el punto de no regreso en camino a una cascada, el astronauta no percibe nada particular al momento de pasar el horizonte de eventos.  Por un tiempo, él viaja hacia el centro del agujero negro (conocido como la “singularidad”) tan sólo viendo oscuridad adelante, pero fuera de eso nada anormal.  Lo que le sucede después es actualmente debatido ferozmente por los físicos modernos.
    Por un lado, se encuentra el punto de vista de que las fuerzas de marea alrededor de la singularidad acabarán por destruir al desafortunado astronauta en un proceso llamado “espaguetificación”: si el astronauta cae de pie hacia el agujero, entonces la gravedad en sus pies será mayor que la gravedad a la altura de su cabeza (esto es cierto inclusive en la mecánica newtoniana y campos gravitacionales más débiles, como el de la Tierra).  Esta diferencia se hará tan grande que últimamente acabará por estirarlo hasta que no sea más que un chorro de partículas elementales y entonces caerá a la singularidad, destruido y absorbido por completo.
    Por otro lado, otros físicos proponen que fenómenos cuánticos crean una barrera alrededor de la singularidad, conocida como un “cortafuegos”.  Esto se debe a que las partículas producidas por la radiación Hawking están entrelazadas cuánticamente, y romper ese entrelazamiento libera tremendas cantidades de energía justo dentro del horizonte.  El desafortunado astronauta sería completamente chamuscado por esta barrera mucho antes de que el proceso de espaguetificación pudiera suceder.
    Finalmente, existen teorías—altamente especulativas—de que, debido a la altísima curvatura del espacio-tiempo alrededor de la singularidad, los agujeros negros pudieran servir como túneles interespaciales conocidos como “agujeros de gusano”.  El astronauta—o lo que quedara de él—emergería del agujero negro en otro lugar del espacio y en otro punto del tiempo.  Sin embargo, la mayoría de los físicos coinciden en que este escenario es altamente especulativo, debido a que en las regiones próximas a la singularidad las ecuaciones de Einstein fracasan (algo que también demostró Hawking en los 60s) y es necesario hacer un tratamiento cuántico de la situación, lo cuál hasta ahora no ha sido logrado.
    En su intento por entender la naturaleza detallada de los agujeros negros, los físicos esperan encontrar la manera de reconciliar la Relatividad de Einstein con la Mecánica Cuántica, a través de una Teoría Unificada que describa apropiadamente a la gravedad desde un punto de vista cuántico y al mismo tiempo reproduzca los efectos ya conocidos debidos a la Relatividad.  Tal teoría pudiera servir también para entender mejor los orígenes del Universo, en donde actualmente también se necesita un tratamiento cuántico de la fuerza de gravedad.  Es por esto que el estudio de agujeros negros impulsa las fronteras de la física—y de todo el conocimiento humano.

Enlaces de interés:








jueves, 19 de julio de 2012

Ah, pero quería ser físico...


Hay más cosas en los cielos y en la tierra, Horacio, de las que puedas imaginar en tu filosofía.
-Hamlet

El libro que lo comenzó todo.
Leer textos complicados, no entender lo que dicen, volver a leerlos y nuevamente no entender, es algo que me ha sucedido varias veces en mi vida, de manera más o menos continua, desde mi infancia. Sin embargo, recuerdo muy pocos de esos textos; la gran mayoría no fueron comprendidos nunca, por lo que no quedó mucho qué recordar. Pero hubo un libro en particular—el primero de dichos textos impenetrables—que visité varias veces en mi vida, comprendiendo un poco más en cada una: Six Not So Easy Pieces (Seis Piezas No Tan Fáciles), del físico Richard Feynman. El libro era propiedad de mi padre, aunque hasta la fecha ignoro dónde lo consiguió. Desde que lo abrí por primera vez, siendo solo un puberto, quedé fascinado por los garabatos matemáticos imponentes en sus páginas; tanto, que unos años más tarde me las ingenié para conseguir las grabaciones de la voz del mismísimo Feynman explicándolas. (En realidad, el texto era una fiel transcripción de varias clases de Feynman, y el audio que conseguí fue la fuente original del libro.) Si bien era un texto imponente, se volvió aun más al escucharlo con el acento neoyorquino de Feynman. Recuerdo haber quedado fascinado por su entusiasmo al explicar la física; era palpable su gusto por entender y por enseñar su materia.
    Con el paso de los años, mis habilidades matemáticas fueron poniéndose al corriente con mi deseo de entender lo que estaba leyendo. En cada nueva lectura del libro, lograba asimilar más y más cosas. Eventualmente, los conceptos explicados en cada una de las “Piezas” quedaron claros, y obtuve un sentimiento de triunfo a partir de ello. Había logrado entender la relatividad, la simetría, la curvatura del espacio y la antimateria... o así lo creí.

* * *

Hace unas semanas tomé el examen de conocimientos para entrar a la Maestría en Ciencias en Física, en la Universidad de Guadalajara. Había estado preparándome desde hace meses, estudiando el libro conocido simplemente como “El Resnick” (en honor a su autor). Toda la física que llevé en la carrera de ingeniería la repasé de manera intensiva en cuestión de cuatro meses, hasta el día antes del examen. Y aun así, al salir del examen me sentí derrotado. Había podido sortear dos demostraciones matemáticas algo engorrosas, para luego llegar una sección de lectura y comprensión en inglés, que también despaché rápidamente, y luego fui fulminado con los problemas de física. ¡Y lo peor es que eran salidos del mismo Resnick! Dos problemas los dejé en blanco por completo; no me alcanzó el tiempo. De los otros tres, estaba seguro que solucioné uno correctamente, pero en los otros dos me quedaron dudas. Eso nunca había sido una buena señal en mis tiempos de estudiante de ingeniería. Me sentí derrotado; ya pensaba en volver a intentar el año siguiente.

* * *

Al día siguiente al examen, me pidieron a mí y a mis otros dos compañeros aspirantes que nos presentáramos a una entrevista con los profesores de la maestría—el “comité selectivo”, según los papeles que me habían dado. Al caminar hacia el salón donde seríamos notificados de nuestro resultado en el examen y luego interrogados por los maestros, dije en voz alta, mitad en broma y mitad en serio:
    —Tengo miedo.
    —Haces bien—me respondió el coordinador de la maestría.
    Imaginará entonces, amable lector, cuál fue mi sorpresa y alivio minutos más tarde, cuando me notificaron que mi desempeño en el examen había sido “suficiente”. A esas alturas, con eso me bastaba y sobraba. Después de una breve charla sobre lo que seguiría en el proceso de selección, fui liberado por mis interrogadores. Había logrado entrar a la maestría, pero las cosas habían tomado un giro infortunado: se esperaba de mí que le dedicara tiempo completo (ocho horas diarias) a la maestría. Inclusive tendría asignado un cubículo en la universidad, para trabajar ahí todo el día. Tal era la exigencia académica del plan de estudios, que prácticamente tenía asegurada una beca por parte de la CONACYT para dedicarme a la maestría y nada más. Y ese era el problema. “Mi esposa me va a matar”, fue lo que pensé. No estuve tan equivocado.

* * *

Justo al día siguiente regresé con el coordinador de la maestría, el Dr. Fermín Aceves, para notificarle que me sería imposible estudiar la maestría. Desde que salí de la entrevista el día anterior, había pasado momentos angustiantes pensando en todo lo que tendría que dejar para poder estudiar. También estuve sacando muchas cuentas de tiempo y dinero. La beca que se tramitaría no era nada despreciable, si se era un estudiante recién salido de la licenciatura; de hecho, era más dinero que el que ganan muchos recién egresados en su primer trabajo. Pero a estas alturas tengo más responsabilidades: pagar una hipoteca, comidas y servicios; aprovechar un trabajo relativamente sencillo, cómodo y bien pagado; y estar recién casado y diagnosticado con diabetes insulinodependiente. La vida de un adulto responsable y ocupado, pues.
    Le expliqué la situación al buen doctor.
    —Solo te pido que no faltes a las clases—me dijo—. Haz el esfuerzo. Tal vez sí puedas; si no, no pasa nada. Te das de baja más delante. Pero haz el esfuerzo.
    Enseguida, me prestó un libro de los que llevaría como texto de apoyo el primer semestre para mi materia de Electrodinámica: Classical Electrodynamics, de Jackson. Después de darle las gracias, salí sintiéndome como si hubiera conquistado al mundo: iba a estudiar física después de todo.

* * *

Las Ecuaciones de Maxwell.
En las semanas que han pasado desde que fui aceptado para la maestría—y de que yo acepté estudiarla, también—me he dedicado a estudiar aun más intensamente que en los meses previos. He vuelto al Resnick a seguir haciendo problemas de física, todavía a un nivel “básico”. Y digo básico, porque lo que viene en el Jackson es varias veces más sofisticado y complicado. Para dar una idea, la sección de electromagnetismo en el Resnick termina con las que se conocen como Ecuaciones de Maxwell, vistas a un nivel somero. En el Jackson, se da por hecho que se entienden y dominan desde el capítulo primero, para luego ver lo que sigue durante setecientas páginas más. Intenté leer el libro desde el principio, pero muy pronto me topé con que necesitaba más conocimientos; de ahí que volviera al Resnick a seguir practicando, pero también he estado buscando otros textos más avanzados.
    Las matemáticas de ingeniería son respetables, pero apenas alcanzan para lidiar con el principio de lo que voy a enfrentar. Encuentro que, para no llegar en ceros a las primeras dos materias de la maestría (la ya mencionada Electrodinámica y también la de Mecánica Clásica), necesito aprender cosas que en ingeniería ni sabía que existían. La lista de materias que se asumen como “vistas” es más o menos la siguiente:
  • Álgebra
  • Trigonometría
  • Probabilidad y Estadística
  • Álgebra Lineal
  • Cálculo Diferencial
  • Cálculo Integral
  • Cálculo Vectorial
  • Análisis Vectorial
  • Variable Compleja
  • Ecuaciones Diferenciales
  • Cálculo Tensorial
  • Estática
  • Dinámica
  • Termodinámica
  • Electroestática
    Varias de estas materias ya las había llevado en ingeniería, pero hay que resaltar que eso fue hace más de seis años y no he tenido práctica desde entonces. Otras, como variable compleja, las llevaban ingenieros de otras carreras; y otras más, como cálculo tensorial, apenas sabía que existían.

* * *

Hay un aspecto curioso de los físicos que ya empiezo a notar en mí mismo: detestan ser interrumpidos en su estudio, al grado de volverse altamente antisociales. En varias ocasiones me he sorprendido pensando cosas como: “Ahorita podría estar estudiando física, pero en vez de eso estoy perdiendo el tiempo haciendo esto.”
    Como ejemplo, de mis pocos años de estudios musicales, había logrado hacerme una modesta clientela de alumnos de guitarra clásica, armonía y contrapunto. Dar clases me es altamente gratificante pero, ante la falta de tiempo para mis estudios, le dejé mis alumnos a otros maestros o de plano los dí de alta. Bueno, hubo uno al que más bien lo dí de baja. Él sí que me estaba haciendo perder el tiempo. Pero eso es otro asunto.
    Lo que está claro es que prácticamente voy a desaparecer de las vidas de otras personas por un par de años. Deberé mantener mi empleo actual como desarrollador de software y a la vez lograr el equivalente a ocho horas diarias de estudio (en verdad, ahora que veo el material al que me voy a enfrentar, creo que necesitaré más). Todo eso, mientras pago una casa y atiendo las relaciones con mi esposa y mi diabetes (¿y a qué hora se supone que uno debe hacer ejercicio?).

* * *

¿Y qué obtiene uno a cambio de tal esfuerzo, tanto logístico como mental? Imagine, estimado lector, poder realmente entender las obras de Einstein. No me refiero a las tonterías simplistas que cualquier idiota puede balbucear, tales como “es que todo es relativo.” (Entre físicos, frases como ésta provocan sentimientos de frustración e impotencia, al ver ideas matemáticas tan bellas, claras y ciertas, reducidas a triviales sandeces filosóficas sin sentido). Me refiero a realmente entender; a adquirir conocimiento nuevo que cultive la mente y, por tanto, enriquezca la vida. Tengo las habilidades, o por lo menos la voluntad y la oportunidad, de hacer algo realmente grande con mi mente, ahorita que todavía puedo. Si de por sí, con lo poco que he aprendido recientemente tengo un gran sentimiento de cumplimiento y gratificación, ¿qué maravillas me esperan en todo lo que todavía no he contemplado? Ahora estaré siquiera unos pocos pasos más cerca de las fronteras del conocimiento humano.


sábado, 9 de julio de 2011

El Ñoño Explica: La (No) Inercia

Contrario a lo que ha sucedido en entregas anteriores de “El Ñoño Explica”, en esta ocasión quisiera dedicar un artículo a un concepto que no existe.  En vez de explicar por qué algo es, ahora le dedicaré unas palabras a explicar por qué no es.

Definición de Inercia

La inercia, nos decían en la secundaria y la prepa, es la propiedad que tienen los objetos de resistir a un cambio en su rapidez y/o dirección de su movimiento, cantidades que conjuntamente conocemos como velocidad.  De este modo, un objeto viajando en línea recta a cierta velocidad x “se resiste” a cambiar de rumbo o a detenerse.

Ejemplo: La Fuerza Centrífuga

Una supuesta aplicación del concepto de inercia lo vemos cuando vamos en un automóvil a cierta velocidad y éste da vuelta en alguna calle.  Sentimos que somos “jalados” en dirección contraria a la vuelta que da el auto, e inclusive tenemos que sujetarnos de algo y cuidar que nuestra bebida no se nos tire.  A esta sensación de ser jalados en dirección contraria al giro se le llama fuerza centrífuga y es una manifestación de la inercia: nuestros cuerpos “resisten” el cambio de dirección que hace el coche y, por lo tanto, somos mágicamente jalados en dirección contraria.

CarritosInercia

El diagrama de arriba ilustra la situación: en un momento dado, tanto el auto como el conductor tienen velocidades iguales y se mueven en línea recta hacia delante (flecha azul y verde).  Al momento de dar vuelta a la derecha, según la idea de la inercia, la fuerza centrífuga provoca que el conductor experimente un jalón hacia la izquierda.  Sin embargo, ésta idea es equivocada.  Lo que realmente está sucediendo es que la fuerza que la dirección del auto ejerce sobre éste para cambiar de rumbo no la ejerce sobre el conductor, por lo que éste mantiene su velocidad anterior.  Esto resulta en la sensación del conductor de ser jalado hacia la izquierda, cuando lo que realmente está sucediendo es que sigue en línea recta y el vehículo lo está empujando hacia la derecha.

Las Leyes de Newton

Un objeto mantiene su velocidad si no hay una fuerza neta que se produzca sobre él.  Si un objeto es sujeto a una fuerza neta, entonces adquirirá un cambio en su velocidad (aceleración) proporcional a la fuerza que se le aplicó e inversamente proporcional a su masa, según la Segunda Ley de Newton:

F = ma, por lo que a = F/m

Entonces, ¿de dónde sale la idea de que los cuerpos “resisten” un cambio en su velocidad?  Curiosamente, la confusión parece ser provocada por una lectura poco cuidadosa de las mismísimas Primera y Tercera Ley de Newton:

Primera Ley:  Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.

Tercera Ley: Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

Aplicando la Tercera Ley al ejemplo de auto anterior, parece ser que la interpretación equivocada surge de pensar que a la acción del auto corresponde una reacción del conductor.  ¡Esto es un error grande!  El auto puede dar vuelta gracias a que la dirección hace girar las ruedas con respecto al piso.  El piso responde empujando al auto en dirección contraria y el resultado es que gira hacia la derecha.  Nada tiene que ver el conductor: por eso es que realmente continúa en línea recta, aunque se siente jalado hacia la izquierda.  La acción y reacción se da entre las ruedas y el piso, no entre el auto y el conductor.  De aquí, sería fácil usar la Primera Ley para equivocadamente decir que el conductor se resiste al movimiento del auto.

En el mundo físico, una fuerza actúa sobre un objeto para producir un cambio en su velocidad, o no.  La ausencia de fuerza no es a su vez una fuerza, de la misma manera que no coleccionar estampas no es un hobby.  La inercia es un concepto inútil y además equivocado que provoca un entendimiento erróneo acerca de cómo funciona el mundo físico. La fuerza centrífuga es un concepto ficticio, por ser derivada de la inercia.