A 20 años de la muerte de Hannes Alfvén

Julieta Espinosa

 

 

Dr. José Antonio López Cruz-Abeyro / Fotografía: Jorge Alcántara

Este 2 de abril será conmemorado el vigésimo aniversario luctuoso de un prominente científico sueco, cuyo prestigio fue reconocido luego de una larga trayectoria caracterizada por la controversial y tenaz defensa de sus trabajos: Hannes Olof Gösta Alfvén. Un personaje que, de acuerdo con el Royal Institute of Technology de Estocolmo, Suecia, «contribuyó al progreso de la ciencia, no sólo por su trabajo, sino también por la inspiración que dio a sus muchos estudiantes y colegas de todo el mundo».
De padres médicos, acogido en un entorno familiar interesado en la ciencia, Hannes Alfvén nació el 30 de mayo de 1908 en Norrköping, Suecia y murió de influenza en su país natal en Djursholm, el 2 de abril de 1995. Fundador de la moderna Física del plasma, fue impulsor de la interdisciplina y la experimentación científica, y actualmente es reconocido por su reformulación de la cosmología mediante su planteamiento, contrario al Big Bang, la Cosmología del Plasma.
A 20 años de la muerte del también activista internacional por el desarme y la política energética, Serendipia habla con un divulgador de sus aportaciones científicas y las desarrolladas por otros con base en él; es el Dr. José Antonio López Cruz-Abeyro, académico del Centro de Geociencias de la Universidad Nacional Autónoma de México, quien comparte con el físico sueco su interés por formar nuevas generaciones de científicos críticos, dispuestos a innovar y abiertos a toda fuente de conocimiento.
El Dr. López Cruz-Abeyro, responsable del Observatorio de Geomagnetismo del Centro de Geociencias, centra su labor académica en el estudio de las relaciones Sol-Tierra, la magnetósfera, los sistemas de corrientes en la magnetósfera, las ondas de ultra-baja frecuencia y las relaciones magnetosísmicas; así como en la instrumentación y técnicas de análisis de datos del campo magnético. A continuación, sus consideraciones en torno a Hannes Alfvén.

 

Entre Suecia y EE.UU.
Si bien Hannes Alfvén estudió Matemáticas y, Física teórica y experimental, siempre se consideró a sí mismo como ingeniero eléctrico. Obtuvo su doctorado en 1934 por la University of Uppsala, Suecia, con la tesis Ultra-Short Electromagnetic Waves. En dicha institución trabajó durante ocho años para después trasladarse al Nobel Institute en Estocolmo, Suecia.
En su paso por el Nobel Institute, Alfvén marcó el enfoque que perseguiría durante toda su vida, al desarrollar y publicar en la revista Nature su teoría sobre el origen de la radiación cósmica, en la que criticó a las teorías existentes al encontrarlas contrarias a los resultados de la experimentación del momento y afirmó que debería poderse «explicar el origen de los rayos cósmicos sin introducir nuevas hipótesis y sólo mediante la aplicación de la teoría cinética de los gases a las condiciones del espacio».
La docencia acompañó su carrera, así en 1940 ostentó el puesto de profesor de Teoría electromagnética y mediciones eléctricas en el Royal Institute of Technology de Estocolmo, Suecia. Cátedra que más tarde cambiaría a Electrónica en 1946 y a Física de plasma en 1963. Cuatro años más tarde distribuiría su tiempo entre el Royal Institute of Technology y la University of California en San Diego, EE.UU.
Los viajes entre las dos naciones cesaron en 1988, cuando decidió radicar en Suecia; momento en el que continuó con su trabajo científico hasta su muerte en 1995.

 

Alfvén y la magnetohidrodinámica

El estudio de los fluidos eléctricamente conductores que se encuentran en movimiento en un campo magnético (ondas Alfvén), conocido como Magnetohidrodinámica, fue el descubrimiento que le hizo compartir con Louis Néel el Premio Nobel de Física en 1970, en específico, por su trabajo Contributions and fundamental discoveries in magnetohydrodynamics.
Como base de lo anterior, Alfvén contribuyó a la conceptualización del comportamiento del plasma mediante el desarrollo de una forma simplificada de calcular las órbitas de partículas y, el descubrimiento de la primera invariante adiabática y el concepto de frozen-in en flujos magnéticos.
Cabe destacar que el descubrimiento de las ondas magnetohidrodinámicas fue conseguido 28 años antes de que Alfvén fuera reconocido con el Nobel por el hallazgo, y es que fue en 1942 cuando la revista Nature publicó una nota en la que escribió lo siguiente:
«Si un fluido conductor (plasma) se coloca en un campo magnético constante, cada movimiento del fluido da lugar a un campo electromagnético (EMF) que produce corrientes eléctricas. Debido al campo magnético, estas corrientes generan fuerzas mecánicas que cambian el estado de movimiento del fluido. Así, un tipo de onda electromagnética hidrodinámica combinada es producida, la cual hasta donde yo sé, no ha atraído atención alguna».
Como la mayoría de sus contribuciones, las ondas magnetohidrodinámicas desataron polémica y no fue sino hasta 1948 que fueron aceptadas, cuando el físico Enrico Fermi asintió con la cabeza y susurró un «de acuerdo», al término de una presentación que Alfvén impartió en la University of Chicago, EE.UU.

 

La Cosmología del plasma

Ésta, tal vez, es la mayor aportación de Alfvén a la ciencia; una cosmología opuesta al Big Bang, desarrollada en sus libros Cosmical electrodynamics (1959), Origin of the Solar System (1954), Worlds-Antiworlds: Antimatter in Cosmology (1966) y Atom, Man and the Universe (1969).
El planteamiento de la existencia de un campo magnético galáctico dio inicio a su visión sobre el Universo. Fue en 1937, cuando contrario al pensamiento del momento, propuso que el espacio interestelar estaba formado por una gran cantidad de plasma capaz de llevar las corrientes eléctricas, que producirían el campo magnético necesario localmente. Lo anterior y de acuerdo con su apego absoluto a la experimentación, fue descrito mientras estudiaba los rayos cósmicos. Su planteamiento fue verificado posterior a su muerte, mediante el estudio y observación astronómica y astrofísica, sin que le fuera reconocida su autoría.
En este punto, haré mención de su contexto. En aquellos años, los astrofísicos desconocían la razón por la que las estrellas no se separaban de las galaxias; la respuesta no podía ser la gravedad -al ser ésta la fuerza más débil existente en el Universo-, sino los sistemas de corrientes eléctricas: el plasma.
Así lo mencionó el propio Alfvén en el suplemento publicado por el Washington Times en mayo de 1988, Dean of the Plasma Dissidents, «Nunca he pensado que sea posible concebir el Universo extremadamente agrupado y heterogéneo que hoy tenemos, fuertemente afectado por los procesos de plasma, a partir del Universo liso y homogéneo del Big Bang, dominado por la gravitación».
Otra de sus contribuciones fue la demostración simplificada de las trayectorias de partículas, es decir, la explicación de cómo el plasma puede mantener una circulación estable en torno a un planeta magnetizado como la Tierra. Esto, por sorprendente que parezca, adelantó en tiempo a la explicación actual del cinturón de radiación de Van Allen.
Otra de las ideas, aún controversial, de Alfvén fue la llamada cosmología simétrica, en la que consideraba que el Universo estaba formado por cantidades iguales de materia y antimateria; lo que a su parecer y de acuerdo con la cosmología sugerida por su compatriota, Oskar Klein, el Universo oscilaba entre la expansión y la contracción de dicho material segregando cuerpos celestes separados.
Lo cierto es que para él, «el conocimiento de los plasmas es fundamental para nuestra compresión del origen y evolución del sistema solar, ya que hay buenas razones para creer que la materia que ahora forma los cuerpos celestes, una vez estuvo dispersa en estado de plasma».

 

El rechazo de la comunidad científica

La controversia lo acompañó durante toda su vida. Así, cuando intentó publicar su teoría de las tormentas magnéticas y las auroras boreales, en la que explicaba la forma en que el plasma fluye en torno a un campo magnético dipolar para generar las corrientes de Bikerland, que fluyen dentro y fuera de la zona auroral, se topó con la negativa del editor de la revista Journal of Geophysical Research; cuyo único argumento fue que su teoría se oponía a los cálculos técnicos de la Física convencional de la época.
Dicho suceso evidenció el problema que los trabajos de Alfvén enfrentaron con los pares revisores de las revistas estadounidenses. El trasfondo no era otro que la disputa que Alfvén enfrentó con el físico espacial británico-estadounidenses, Sydney Chapman. Al respecto, mencionó en su artículo Memories of Dissident Scientist, publicado en 1988 en American Scientist:
«Cuando describo los fenómenos de plasma de acuerdo con este formulismo, la mayoría de los árbitros no entienden lo que digo y rechazan mis artículos. Con el sistema colegiado que gobierna los Estados Unidos la ciencia hoy en día, mis artículos son raramente aceptados por las principales revistas de Estados Unidos».
Una anécdota conocida entre ambos personajes fue aquella en la que Sydney Chapman se negó a observar la reproducción hecha por Alfvén del experimento desarrollado por Kristian Birkeland, que permitió comprender los movimientos de las partículas cargadas en un campo magnético como en el caso de las auroras boreales. Al respecto, Alfvén comentó:
«Él se negó rotundamente a bajar al sótano y verlo… ¡Eso estaba por debajo de su dignidad como matemático, el hecho de mirar los aparatos de laboratorio!»

 

La experimentación para Alfvén

Propio de Alfvén, consideraba que las teorías de los fenómenos cósmicos no podían ser ajenas a la experimentación científica, de ahí su famosa cita: «Tenemos que aprender de nuevo que la ciencia sin el contacto con los experimentos es una empresa que probablemente vaya por mal camino y por completo hacia la conjetura de lo imaginario».
De esa manera, a través de los experimentos de laboratorio y, las observaciones astronómicas y astrofísicas fue que correlacionó sus teorías con la los problemas de la Física espacial y la Astrofísica. Consideró que las leyes de la Naturaleza son aplicables a todo campo de conocimiento.
Su augurio para la investigación espacial fue el del retorno parcial a la Física más comprensible, más elemental, la basada en la observación. Por ello, considero que bien vale la pena retomar el colofón de su discurso Plasma physics, space research and the origin of the solar system, pronunciado el 11 de diciembre de 1970, en la recepción del Premio Nobel:
«En el movimiento en espiral o trocoidal que la ciencia ha hecho durante siglos, su centro rector ha regresado a esas regiones donde todo comenzó. Fueron las maravillas del cielo nocturno, observado por los sumerios y los egipcios, las que iniciaron la ciencia hace miles de años. Fue la pregunta de por qué los vagabundos (los planetas) se movían como lo hacían, la que desencadenó la avalancha científica de hace varios cientos de años. Los mismos objetos son ahora de nuevo el centro de la ciencia, sólo las preguntas que nos hacemos son diferentes. Ahora nos preguntamos cómo ir a ellos y cómo se formaron. Y si en el cielo de la noche que observamos a elevadas latitudes, afuera de esta sala de conferencias, podemos ver también un aurora que es plasma cósmico, recordaremos la época en la que nuestro mundo nacía del plasma. Porque en el inicio era el plasma».

 

Dr. Luis Hernández Sandoval. Colaboración sin pérdida de identidad.

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