Chandra

En 1999, la NASA va dir "Chandra X-ray/Observatory" al tercer dels seus quatre Grans Observatoris. Però, sabeu qui va ser Chandra? Alguns científics deixan les seves investigacions a mesura que es fan vells i uns altres retenen el seu afany de coneixement, però la resolució de problemes "rutinaris" deixa de satisfer-los i s’embarquen en problemes fonamentals més enllà de la seva competència. Cap d’aquests camins va ser l’escollit pel nostre heroi d’avui.
[@more@]
Subrahmanyan Chandrasekhar, o Chandra, com era més conegut (que vol dir "Lluna" o "lluminós" en sànscrit) va néixer a Lahore en 1910 i es va formar com físic en la Universitat de Madras. El seu oncle, Sir Venkata Raman, va ser un físic indi i Premi Nobel de Física en 1930. Chandra sempre recordava que «a casa sempre hi havia atmosfera de ciència».

Va aprendre de manera autodidacta tot el que va poder, treballant a partir de textos i articles que sovint estaven antiquats. De seguida va començar a publicar treballs d’investigació originals seus. Va guanyar un concurs de la seva facultat sobre el millor assaig sobre la teoria quàntica. Com el premi era un llibre va demanar un que havia vist a la biblioteca de la facultat: La constitució interna de les estrelles d’Arthur Eddington.

Es va llicenciar en física l’any 1930 i aquell mateix any, el jove físic va ser admès a Cambridge, on esperava convertir-se en deixeble del mateix Eddington. Durant el llarg viatge cap a Anglaterra (de tres setmanes) va estar meditant sobre les nanes blanques.

Quan a una estrella com el Sol se li esgota el combustible nuclear s’enfonsa per la seva pròpia gravetat. La pregunta és, què limita aquest enfonsament? En 1862, l’òptic Alvan Graham Clark havia construït un telescopi tan potent que a l’observar Sirio va veure que tenia una companya unes 10.000 vegades menys lluminosa i de la grandària de la Terra. No obstant això, els seus moviments feien veure que la seva massa era la del Sol que té més de 300.000 vegades la de la Terra. Això implicava una densitat molt alta: molt més que la del plom.

En 1926, utilitzant la mecànica quàntica, Ralph H. Fowler havia argumentat que els electrons havien de complir el Principi d’Exclusió de Pauli, o sigui, que dos electrons no podien estar en el mateix estat quàntic. Els electrons, per tant, havien de moure’s molt de pressa, pressionant-se uns a uns altres, i aquesta pressió compensaria la gravitatòria detenint el col·lapse. A mesura que s’afegien més electrons (l’estrella tingués més massa), els electrons havien de ser cada vegada més ràpids.

Doncs bé, durant aquest viatge, en Chandra va raonar que podia arribar un punt en que els electrons es mourien tan ràpid que les seves velocitats s’acostarien a la velocitat de la llum i aquesta velocitat no podia superar-se. Què podia passar si s’afegien més electrons (o sigui tingués més massa)? Doncs que calia aplicar la Teoria de la Relativitat. La pregunta era còm canviaria la situació en aplicar les equacions relativistes?

Va fer càlculs i va obtenir un resultat sorprenent. Resultava que les nanes blanques es tornaven inestables quan la seva massa era 1,4 vegades la del Sol. Quan arribaven a aquesta massa, la seva pressió interior mai podria compensar la gravetat i esdevindria un col·lapse. Avui coneixem a aquesta massa com Límit de Chandrasekhar.

Trobant-se ja en Cambridge, Chandra va mostrar al Fowler els seus manuscrits amb les estimacions que havia realitzat en la seva travessia, però aquest va mostrar un marcat escepticisme referent a això. Tímid i solitari, es va sentir marginat per l’ambient que es respirava llavors en aquesta institució acadèmica. Passava gairebé tot el temps a la seva habitació, sortint només per anar a les classes i els menjars. Però va continuar treballant en la seva teoria de les nanes blanques.

Eddington venia sovint a visitar-li a les seves habitacions, seguint el seu treball gairebé diàriament; els dos sopaven junts moltes vegades a la gran taula del menjador del Trinity, que es reserva als professors i visitants distingits.

Finalment, Chandra va intervenir en la reunió anual de la Reial Societat Astronòmica exposant les seves investigacions. Finalitzada la intervenció va parlar l’Eddington: «No sé si hauria de sortir viu d’aquest congrés», va dir, «però el resultat de les meves estimacions és que no existeix tal degeneració relativista…! Crec que hauria d’haver una llei natural que impedís a una estrella comportar-se d’una manera tan absurda!» Eddington va prosseguir qüestionant la manera que s’havia combinat la relativitat amb la teoria quàntica: «No considero a la descendència de tal unió com nascuda d’un matrimoni legal» i va suggerir que una correcta formulació eliminaria el problema. Com sempre, la seva conferència va ser interrompuda per uns agraïts riures per part de l’audiència.

Chandra, amb el seu caràcter tímid, no va voler entrar en un debat públic i es va anar a Amèrica en 1937, a l’a Universitat de Chicago. Va escriure al seu amic de tota la vida, en Leon Rosenfeld, demanant-li un informe amb autoritat sobre el conflicte per part dels físics. Rosenfeld li va respondre ràpidament que ni ell ni el Bohr van poder trobar cap tipus de base a les objeccions de Eddington. Rosenfeld va traslladar els arguments al mateix Wolfgang Pauli, qui va obtenir un resultat similar. Els arguments de Eddington, va concloure Rosenfeld, eren «el més absolut despropòsit».

Tanmateix, l’amistat entre Eddington i Chandra va seguir sent com sempre. És més, en 1944, després de la mort de Eddington, diria d’ell: «Crec que qualsevol que hagi conegut l’Eddington estarà d’acord en que era un home de la més alta integritat i caràcter. No crec, per exemple, que mai pensés malament de ningú. Per això és pel que era tan fàcil discrepar d’ell en temes científics. Tu podies estar segur sempre que mai et jutjaria mal o parlaria malament de tu per això».

Després de les seves incursions en l’evolució estel·lar es va centrar en altres qüestions. El seu estil d’investigació era poc habitual. Escollia un tema i l’explorava a fons durant uns quants anys; després sistematizaba els seus pensaments en un llibre i passava a una altra cosa. D’aquesta manera va produir textos clàssics sobre l’estructura de les estrelles, la dinàmica dels sistemes estel·lars, la mecànica de fluids i altres temes especialitzats. Cap al final de la seva vida va tornar als forats negres.

El punt culminant de la investigació sobre els forats negres va arribar a principis dels 1970. Els teòrics van comprovar que, si Einstein tenia raó, els forats negres eren objectes idèntics, caracteritzats només per la seva massa i el seu moment angular, com una partícula elemental qualsevol; i els astrònoms van començar a sospitar que els forats negres eren quelcom més que simples construccions teòriques. Tot això va causar una profunda impressió científica i estètica al Chandra. En una conferència en 1975 afirmava:

En tota la meva vida científica… l’experiència més turbadora ha estat constatar que una solució exacta de les equacions de la relativitat general d’Einstein, trobada pel matemàtic neozelandés Roy Kerr, proporcionava una representació fidel dels forats negres que, en nombre incalculable, poblen l’Univers. Aquest "calfred davant la bellesa", el fet increïble que un descobriment motivat per la recerca de la bellesa matemàtica trobi la seva rèplica exacta a la Natura, m’anima a afirmar que la bellesa és la resposta de la ment humana a les coses més profundes.

Chandra tenia ja més de 70 anys quan es va embarcar en aquesta investigació. Presumia de citar la resposta del gran físic Lord Raileigh a l’afirmació de T.H. Huxley que "els científics de més de 70 anys fan més mal que bé". Raileigh (que llavors tenia 67 anys) va respondre: "Pot ser que sigui així, sobretot si s’obstinen a criticar l’obra dels joves, però no veig res dolent que es dediquin a allò que coneixen". Chandra va seguir aquest precepte al peu de la lletra. Mai no va pretendre dominar les tècniques matemàtiques introduïdes per Penrose i que tant impuls havien donat al tema. En comptes d’això, va adoptar mètodes més "clàssics" que ja havia aplicat en altres contextos.

Chandra va analitzar la resposta d’un forat negre en equilibri davant una pertorbació, per a això va ampliar tècniques utilitzades tradicionalment per a estudiar les maneres de vibració d’un tambor, i també de les masses de terra i aigua. En cert sentit, aquestes tècniques complementaven els mètodes del Penrose: no podien explicar un col·lapse genèric, on no existeix cap simetria especial, però oferien una imatge més quantitativa del que passaria si un forat negre fos pertorbat, per exemple, per la caiguda d’un objecte des d’una òrbita propera. Aquestes tècniques permeten estudiar els forats negres de forma semblant a com els sismòlegs estudien la Terra, que mesuren les diferents formes d’oscil·lació de l’escorça després d’un terratrèmol per a estudiar l’estructura planetària.

Era excepcional entre les seves contemporanis per la seva autodisciplina i la seva resistència intel·lectual. Aquestes dues qualitats li van permetre efectuar les manipulacions matemàtiques més elaborades sense defallir i (el que és igual de notable) sense errors. Martin Rees recordava la primera vegada que va assistir a una conferència d’en Chandra a Cambridge:

Exposava els seus càlculs en transparències que passava a una velocitat vertiginosa; les equacions eren tan llargues que requerien vàries d’elles. Va acabar la seva exposició amb una de les seves típiques frases: "Pot ser que pensin que he utilitzat un martell per a trencar ous, però els he trencat".

La seva virtuositat matemàtica es posa de relleu al seu tractat de 650 pàgines The Matematical Theory of Black Holes. En un dels capítols, de 100 pàgines, les manipulacions són tan complicades i l’argumentació tan lacònica que afegix la següent nota a peu de pàgina:

Les reduccions necessàries per a anar d’un pas a altre [a aquest capítol] són de vegades molt elaborades i, en ocasions, poden requerir deu, vint i fins a cinquanta pàgines. Per als lectors que desitgin estudiar detalladament el procés complet, s’han dipositat les derivacions de l’autor (en 600 pàgines de grandària legal i sis quaderns addicionals) en la Biblioteca Joseph Regenstein de la Universitat de Chicago.

Tal és l’aura que envolta a Chandra i el seu objecte d’estudi que aquest text enfarragos i formidable ha venut milers d’exemplars en la seva edició de butxaca. Les seves vendes no poden comparar-se amb les de "La Història del Temps" d’en Hawking, però probablement li guanya a exemplars venuts i realment llegits. Qualsevol lector que ho intenti segurament reaccionarà com l’erudit vuitcentista William Whewell davant els Principia Mathematica de Newton:

Ens sentim com quan anem visitar una armeria antiga i contemplem la grandària gegantina de les armes;… ens assombrem de la força d’aquells homes, capaços de blandir unes armes que nosaltres tot just si podem sostenir.

Quan va aparèixer el seu llibre sobre els forats negres, Chandra tenia 72 anys. Gairebé tothom sospitava que aquesta seria la seva última monografia. A més arrodonia la seva carrera amb una elegant simetria, resumint el nostre coneixement d’uns objectes que ell mateix havia revelat en el seu primer treball d’investigació a Cambridge (un treball que li va donar més fama que la resta dels seus cinquanta anys de carrera científica). No obstant això, Chandra va prosseguir la seva producció incessant d’articles tècnics.

En els seus últims anys va desenvolupar una nova passió. La seva fascinació per qui arriba a les més alts cims de la creativitat, ja sigui en la ciència o en les arts, li va dur a estudiar detalladament l’obra de Newton, el que va culminar en un tractat de 600 pàgines: Newton’s Principia for the Common Reader, publicat en 1995.

Desitjava que el seu llibre sobre els Principia fos l’últim. Amb 84 anys, havia decidit posar fi a la seva extraordinària i sostinguda carrera científica. Sempre va criticar als científics veterans que vivien de la seva reputació; una retirada a temps era millor que arriscar-se a comprometre el seu prestigi. Com va dir als seus col·legues: "Hi ha un temps per a tot, i un temps per a acabar amb tot".

Va morir l’agost de 1995; el seu últim article es va publicar aquell mateix mes. Mai sabrem si, d’haver viscut més temps, hauria relaxat realment la seva producció o hauria trencat definitivament amb una llarga vida de reflexió, ensenyament i treball. Sigui com sigui, va ser un autèntic apassionat de la ciència fins a l’últim dia de la seva vida. Pocs poden dir una cosa així.

I va ser potser la persona que més va reflexionar sobre el nostre univers durant més temps i més intensament que cap altra persona des de l’Einstein. En una de les seves últimes conferències concloïa així:

L’empresa científica ha estat comparada sovint amb l’escalada, amb l’ascensió de muntanyes altes i menys altes. Però em pregunto qui de nosaltres pot esperar, o si més no imaginar, pujar a l’Everest i arribar al cim quan el cel és blau i l’aire està calmat, i en aquesta quietud contemplar tota la serralada de l’Himalaya, amb l’enlluernadora blancor de la neu estenent-se fins a l’infinit. Cap de nosaltres no pot esperar una visió comparable de la naturalesa de l’univers que ens envolta. Però això no vol dir que sigui mediocre o humil romandre en el carrer inferior i esperar que el Sol sorgeixi sobre el Kanchenjunga.

Un col·lega seu, en John Simpson, comentava:

Mai no oblidaré una trobada amb Chandra. El vaig veure caminant fa quatre o cinc anys i semblava trist. Li vaig preguntar què passava. Va dir:

– He lliurat el meu resum anual al director i només he escrit cinc o sis articles aquest any.
– Bé, és veritat que has baixat el ritme -vaig dir jo- però recorda que també has escrit un llibre sobre forats negres aquest any.
-Oh! -se li va il·luminar la cara- Ho havia oblidat!

I per si fos poc, ho donava tot pels seus alumnes. Allà pels 1940, el seu caràcter reservat li va dur a instal·lar-se a més de 150 Km del campus per a no molestar als seus col·legues rebutjant invitacions en les quals se servia alcohol o carn. Conduïa diligentment el seu cotxe cada setmana per a donar les seves classes fins i tot en les més dures tempestes invernals. Un dia es va trobar amb que només tenia dos alumnes que li esperaven per a assistir a la seva classe. Aquests dos alumnes eren Chen-Ning Yang i Tsung-Dao Lee, més tard Premis Nobel de física. El van rebre abans que el seu mestre.

Norman Lebovitz va dir d’ell:

Va ser el més intel·lectual dels intel·lectuals i el treballador més infatigable en ciència.

 
Aquella idea que se li havia acudit al jove físic durant el viatge li
va valer un Premi Nobel. Però van trigar ni més ni menys que 53 anys en
donar-li. Ho va obtenir al costat del Fowler en 1983. Avui, les
estrelles de neutrons i els forats negres proposats pel Chandra són una
part central i apassionant de l’Astrofísica.
 

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

2 respostes a Chandra

  1. Joan diu:

    Sabia que el Chandra devia el seu nom a un nom el qual sembla impronunciable al primer cop d’ull. Però no en sabia absolutament res d’aquest personatge.

    Pel que expliques va ser un científic increïble i que a més a més va superar amb èxit la prova de passar per les exigents mans d’en Pauli.

    I pel que s’ha pogut veure en algunes de les històries que has explicat anteriorment els físics de més de 70 són perillosos quan fan el que no toca (i es podria extrapolar per moltes altres professions).

  2. omalaled diu:

    Per cert, l’any 1989 Chabdra va estar a la UB, on estudies. M’ho vaig perdre, però encara no tenia la pasió per la física com tinc avui.

    Salut!

Els comentaris estan tancats.