El más grande genio soviético: Lev davidovich Landau.

El físico teórico soviético Lev Davidovich Landau (1908-1968) desarrolló una teoría matemática que explica las propiedades de la superfluidez y la superconductividad de helio a temperaturas cercanas al cero absoluto.

Lev Landau, llamado "Dau" por sus alumnos y allegados, nació el 22 de enero de 1908, en Bakú, la capital de Azerbaiján. A los 14 años ingresó en la Universidad de Bakú, a continuación, en 1924, se trasladó a la Universidad Estatal de Leningrado. En 1927 se graduó con un doctorado de la Facultad de Física. Entre 1927 y 1929 continuó sus estudios de postgrado en el Instituto Físico-técnico de Leningrado.

En 1929, Landau dejó la Unión Soviética para estudiar durante un año y medio en el Instituto de Física Teórica en Copenhague, así como en centros científicos en Alemania, Suiza, Gran Bretaña y los Países Bajos. Durante su estancia en el instituto en Copenhague, se convirtió en estrecho asociado del físico danés Niels Bohr. Bohr invitó Landau en 1933 y 1934 para asistir a varias conferencias sobre física teórica. Cuando en el extranjero, Landau publicó a la edad de 22 su teoría clásica sobre el diamagnetismo de los electrones en un metal (diamagnetismo de Landau).

Poco después de regresar a Leningrado, en 1932 Landau recibió una asignación a la cabeza de la sección teórica del Instituto Físico-Técnico Ucraniano, así como también se unió a las facultades del Instituto de Jarkov de construcción de máquinas y la Universidad de Jarkov. En Jarkov la escuela Landau de Física Teórica tuvo su comienzo.

Entre 1938 y Landau 1960, junto con su alumno y colaborador de E.M. Lifshits, escribió una serie de volúmenes bajo el título de Curso de Física Teórica, que abarca la mecánica, la teoría del campo clásica, la mecánica cuántica no relativista, la teoría cuántica relativista, la física estadística, mecánica de fluidos, la teoría de la elasticidad, la electrodinámica de los medios continuos, y la cinética física. Algunas de las secciones están en realidad basada en la investigación original realizada por los autores. Hay pocos trabajos en la física contemporánea que coinciden con el Curso de Física Teórica en términos de claridad de exposición y alcance del tratamiento, por lo que no es sorprendente que en abril de 1962 esta verdadera "enciclopedia" recibió el Premio Lenin.

En 1937, Landau llegó en el Instituto de Problemas de Física de la Academia Soviética de Ciencias y se puso a la cabeza de su parte teórica. Se concentró en algunos resultados paradójicos resultados de la experimentación con helio cerca del cero absoluto. El helio II realiza virtualmente su movimiento sin fricción, sin embargo, cuando se coloca entre dos discos giratorios, una fuerza, lo que indica la presencia de la viscosidad, se puede medir. En otro experimento, un frasco que contiene helio líquido se sumergió en un baño de helio líquido y luego se calientó; el helio líquido se observó a salir del frasco, pero el frasco se mantuvo lleno. Para explicar este comportamiento paradójico de helio líquido, Landau consideró helio II como un "líquido quántico", cuyas propiedades no pueden ser tratados en el marco de la mecánica clásica. Se presume que el helio II tenía dos formas simultáneas de movimiento: normal, que es viscoso y con trasporte de calor, y superfluido, que no posee ni viscosidad ni conductividad térmica.

La paradoja asociadas con el frasco no vaciado se resolvió por la teoría de Landau, que predijo un superfluido contracorriente cuyo comportamiento se ajusta a las leyes hidrodinámicas que rigen a los fluidos ideales y no viscosos con un flujo irrotacional. La teoría de Landau también predijo que dos velocidades de las ondas sonoras se producen si el sonido se transmite a través de helio II. La primera onda de sonido oscila en el helio II, al igual que una onda de sonido normal en un líquido ordinario. Pero la segunda onda de sonido es exclusiva de los superfluidos. Landau llamó a esta onda de sonido "cero". Por su trabajo en física de baja temperatura Landau recibió el Premio Stalin en 1941, el Premio Fritz en 1960, y el Premio Nobel en 1962.

Landau fue nombrado catedrático de física en la Universidad Estatal de Moscú en 1943. En 1946 fue elegido miembro de pleno derecho de la Academia Soviética de Ciencias, ganó el Premio Stalin por su teoría termodinámica de las transiciones de fase en los órganos sólidos y de las propiedades de simetría, y publicó un artículo clásico sobre las vibraciones del plasma electrónico. El trabajo de Landau sobre las oscilaciones en el plasma es reconocido como un estudio pionero en el camino hacia el aprovechamiento de la energía termonuclear. Se cree que en el período de la posguerra hizo contribuciones significativas al desarrollo de la capacidad atómica soviética y al éxito de los cohetes soviéticos.

En su vida Landau publicado más de 120 obras que abarcan las esferas de la hidrodinámica, la aerodinámica, la termodinámica, la astrofísica, la teoría cuántica de campos, la materia en estado sólido, criogenia, la física nuclear y rayos cósmicos. Recibió reconocimiento internacional por sus logros en la física teórica. Fue elegido como miembro de la Sociedad Francesa e Inglesa de Física, la Real Academia de Ciencias danesa y holandesa, la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, la Academia Americana de las Artes y las Ciencias, la Academia de Ciencias de Nueva York, y la Royal Society de Londres. Además de los premios anteriormente mencionados, Landau recibió en 1960 la Medalla Max Planck de Alemania Occidental.

Los que trabajaban en estrecha colaboración con Landau apreciavan su entusiasmo por la ciencia, la devoción a la creatividad en la física, y la dedicación a los altos principios científicos.

Landau reveló en Pravda Komsomolskaïa, el 8 de julio de 1964, a un público soviético atónito que él también había sido atrapado en la masa de las purgas estalinistas, y que había sido detenido en 1938 como un espía alemán - a pesar de su origen judío. Después de un año de detención, Landau había surgido demacrado y enfermizo, su pelo negro se volvió gris. Irónicamente, en los años siguientes periódicos soviéticos lo retrataron como un "ciudadano entusiasta. de espíritu público", cuyos servicios científicos fueron muy apreciadas por el gobierno soviético. Si existe algún delito del que Landau era culpable, era inconformismo. Él no dudó en apoyar a las tendencias modernistas en el arte soviético. Y animó a los científicos soviéticos a participar en las discusiones de los problemas filosóficos de la ciencia.

El 7 de enero de 1962, Landau fue herido de gravedad en un accidente automovilístico. El proceso de recuperación fue lento. El 10 de diciembre de 1962, recibió el Premio Nobel de manos del embajador sueco en Moscú. Murió el 1 de abril de 1968. Con su fallecimiento, la Unión Soviética perdió su físico teórico más destacado.

Aparte de sus logros teóricos, Landau fue el principal fundador de una gran tradición de la física teórica en Járkov, a veces referida como la "escuela Landau". Él era el jefe de la División Teórica del Instituto de Problemas de Física desde 1937 hasta 1962. Sus estudiantes incluyeron Lev Pitaevskii, Alexei Abrikosov, Levanyuk Arkadi, Evgeny Lifshitz, Lev Gor'kov, Isaak Khalatnikov, Boris L. Ioffe, Sagdeev Roald y Isaak Pomeranchuk.

Landau desarrolló un examen completo del llamado "mínimo teórico" que los alumnos se espera que pasen antes de su ingreso a la escuela. El examen abarcó todos los aspectos de la física teórica, y entre 1943 y 1961 pasaron sólo 43 candidatos.

Para terminar una genial anécdota de este magistral físico. Landau en una ocasión atendió a una sesión de la Academia Soviética de Ciencias en la cual el supuesto agronomista, jefe de la sección de herencia de la Academia y todo poderoso inquisidor de la ciencia soviética Trifim Lysenko impartió una “magistral” lectura sobre la adquisición de las siguientes generaciones de caracteres adquiridos durante la vida de una especie. Todos sabemos de algún modo que esta idea para la época no era nada nueva, era solo Lamarkismo reciclado y bendecido por Stalin. Chevalier de la Marck, comunmente conocido como Lamarck introdujo la noción, siglos antes, de que los caracteres adquiridos durante la vida eran pasados a su descendencia, y como ejemplo expuso a la jirafa, que ante la ausencia de alimentos en las zonas bajas de los árboles, se vió obligado a desarrollar su cuello y esta característica morfológica fue pasada e incrementada en las próximas generaciones de jirafas. Landau que despreciaba y entendía plenamente la falsedad del Lysenkoismo y el daño que Lysenko habia infligido a la ciencia soviética tuvo poca paciencia para él en esta ocasión. Cuando la exposición estuvo terminada, Landau hizo una simple y penetrante pregunta: “Usted dice que si cortamos las orejas de una vaca, y las orejas de la proxima generación de vacas, y sucesivamente , ¿tarde o temprano vacas sin orejas empezarán a nacer?. Lysenko, en su ignorancia enciclopédica, le respondió : “Pues claro camarada Landau, mas claro ni el agua”. Landau le replicó: "Solo tengo una duda, simple, ¿cómo usted explicaría que las mujeres sigan naciendo vírgenes después de innumerables generaciones de mujeres que pierden su virginidad, y como los judios nacen con prepucio tras 4000 años de sostenida circunsición?” . Algunos dicen, de esto no puedo proveer evidencia alguna, que Landau, enforzó su comentario acerca de la virginidad con un argumento algo colorido "las mujeres siguen naciendo vírgenes aunque no las seguimos follando generaciones tras generaciones, ¿cómo explica esto camarada?”. Lysenko no respondió, y en su posición toda poderosa cerró la sesión de la academia. Innumerables problemas enfrentaría Landau por su desafío , aunque esto no impidió que ganara el premio nobel en física en 1962 y la misma ciencia soviética y el mundo reconociera su genio.

No todo es relativo.

Es común leer en los escritos de foráneos la máxima: "Einstein demostró que todo es relativo". Es un error interpretativo clamoroso. Ni siquiera Einstein postula la relatividad; él simplemente toma el principio de relatividad de Galileo, con el que la mecánica de Newton trabajaba, pero le agrega el postulado de la invariancia de la velocidad de la luz, y es esto precisamente lo que conlleva a la relatividad de algunos conceptos que en la mecánica newtoniana se consideran como absolutos. Pero, la relatividad de estos conceptos, tales como el espacio y el tiempo, no implican que "todo sea realtivo". ¿Cómo podría ser todo relativido si Einstein mismo postula la invariancia de la velocidad ee la luz?
La teoría de la relatividad de Einstein se enfoca precisamente en la formulación de las ecuaciones de la física, tales que estas sean invariantes en forma (covariantes) ante transformaciones entre sistemas de referencia inercial, así como acepta la existencia de magnitudes invariantes ante cualquiera de estas transformaciones, como la masa y la carga.
De aquí, es bastante ridículo esputar tan ligeramente esas inepcias a las que nos tienen acostumbrados los "pensadores de salón", que sin comprender el sustento de la física moderna, las matemáticas, creense capaces de ibtener resultados con alguna validez.
Si alguien quiere realmente conocer las implicancias de los postulados de la relativida de Einstein, esperen al siguiente post, donde esto se ampliará.

Nuestra posición en el universo

Vivimos en la tercera roca desde el sol, que fue arrojado sobre los confines de la vía láctea, en uno de sus brazos espirales, que giran entorno al centro de esta, que se mueve en un bamboleo elegante entre las galaxias del grupo local, que se alejan de las demás galaxias hacia los confines de un universo que no los tiene, cuya materia obscura hace que se expanda aceleradamente, mientras nos aleja más y más de aquella cálida bola primigenia de la que nacimos, el big bang ...

Del centro del universo en tiempos de Aristóteles, fuimos arrojados a los obscuros caminos de un viajero errante, cuyo lugar en el universo se hace cada vez más incierto...

La quántica como una necesidad.

El origen de la mecánica quántica se debió a contradicciones fundamentales en el comportamiento de ciertos sistemas microscópicos, al aplicarles la teoría newtoniana, respecto de ciertos resultados experimentales. Entre estos figurabn el de la catástrofe ultravioleta, el comportamiento corpuscular de la radiación electromagnética, la emisión no clásica de partículas cargadas oscilantes, entre otros. La teoría clásica se hizo insuficiente para explicar y describir los fenómenos atómicos y subatómicos.
Pero hubo un hecho trascendental que no se acostumbra tomar en cuenta muchas veces. Existió también una necesidad interpretativa en el hecho de abandonar la mecánica newtoniana por una nueva teoría. En la teoría de Newton, los sistemas mecánicos se consideran como formados por partes, para las que se postulan leyes de interacción que permiten deducir otras que gobiernan el comportamiento de la materia agrupada. Pero esya interpretación no considera la estructura y estabilidad de las partes constituyentes. Este hecho conlleva a la búsqueda de un marco teórico generalizado que no dependa más de la estructura interna del sistema analizado, sino que explique la estructura elemental de la materia.
De esta manera, se realizan una serie de redefiniciones específicas, que permiten erigir la teoría sin la ambigüedad de ciertos postulados clásicos de la física newtoniana. Vamos a algunas de ellas:

Definición 1: Un sistema mecánico se llama macroscópico si la alteración producto de la observación de este no puede ser despreciada. Un sistema mecánico se llamará macroscópico en caso contrario.

De aquí se desprende que conjeturamos la existencia de cierto límite en la precisión de nuestras observaciones, inherente a nuestra capacidad de obtener información de la naturaleza.

Definición 2: Para sistemas microscópicos, solo es posible predecir un conjunto de resultados posibles y la probabilidad de que ocurra cada uno de ellos.

Esto resultó algo absolutamente nuevo para la física, pues la imposibilidad de un tratamiento no probabilístico de los sistemas dinámicos no se desprendía ya de la complicación obvia de describir las trayectorias de un conjunto suficientemente grande partículas, como pasaba en la mecánica estadística clásica, sino del postulado que se desprende de la definición 1. ¡No nos es posible estudiar un fenómeno natural sin modificar las variables dinámicas que lo describen!.

Definición 3: Todo tipo de partícula tiene una onda asociada y el recíproco también se cumple.

Esto refleja un carácter dual de las partículas. Los fenómenos corpusculares y ondulatorios deberían no ser más que dos formas de comportamiento de la materia, cuando esta es sometida a ciertos parámetros.

Definición 4: Cada uno de los diversos movimientos posibles de una partícula o cuerpo compatibles con cierta ley de fuerzas según la cual interactúan estos, es llamado estado del sistema.
Definición 5: Todo sistema en un estado bien definido puede considerarse que se encuentra parcialmente en cada uno de una serie de estados, siendo el estado original el resultado de la superposición de estos estados parciales.

Claro, esto no significa que la partícula o cuerpo se encuentre en todos los estados parciales posibles al mismo tiempo (esto violaría la conservación de la masa), sino más bien que es imposible conocer cual es el estado específico del sistema en cierto fenómeno, debido a esa borrosidad intrínseca de nuestros sentidos en su capacidad de obtener información el universo microscópicamente. Sin embargo, de la definición 2, aceptamos una cierta capacidad de predecir un conjunto de resultados posibles y de su probabilidad de ocurrencia, tenemos que para un conjunto suficientemente grande mediciones, algunos de estos se presentan un mayor número de veces.
Al ser una rama de física, es obvio que la mecánica quántica se debería interesar por aquellas leyes que gobiernan los fenómenos al nivel microscópico. Seria absurdo atribuir una incapacidad de medición a ese nivel y por ello abandonar por completo su estudio. Lo que ocurre es que los postulados esenciales de la mecánica macroscópica, que son a los que estamos acostumbrados por ser nosotros mismos cuerpos macroscópicos, no son aplicables en esta espectacular teoría.
Pero, ¿es intrínseca esa borrosidad a nuestros sentidos o a la naturaleza, al universo? Esa respuesta se escapa de física, así que deberá ser motivo de otra entrada.