domingo, 27 de marzo de 2011

Las Luces de Rutherford

Dice el compositor inglés Edward Cowie, "la Física trata con estructuras escritas como ecuaciones en el lenguaje de las Matemáticas. La Música también trata con estructuras. Por lo tanto podemos relacionarlas."




La semana pasada hicimos referencia a la obra "Rutherford's Lights" de Edward Cowie, y nos sorprendió que, estando dedicada y refiriéndose al físico Ernest Rutherford, este nunca investigó sobre las propiedades de la Luz. De hecho, la relación entre Rutherford y la composición de Cowie es algo más prosaica. La misma se estableció durante la estadía de Cowie en Australia, como director y fundador del Australian Arts Fusion Centre en la Universidad James Cook de Townsville. "Cowie se encontraba recorriendo una librería [en Queensland] cuando se topó con una copia de "La Teoría de la Luz" [de Thomas Preston, cuya primera edición publicada por Macmillan es de 1890]. Pero su sorpresa fue aún mayor cuando abrió el libro y encontró un mensaje escrito en 1904 y firmado por el físico Nuclear Ernest Rutherford para uno de sus estudiantes. Cowie rápidamente se apropió del libro - y por sólo 4 dólares." [1]


Thomas Preston (en la foto), autor del libro encontrado por Cowie, fue un científico galés nacido el 23 de Julio de 1860 en Kilmore, condado de Armagh. Hoy es conocido por su descubrimiento en 1897 del efecto Zeeman anómalo. En 1896, el joven físico holandés Pieter Zeeman (en la foto inferior) (1865 - 1943), entonces en la Universidad de Leiden donde tres años antes había recibido su título de Doctor en Física, decidió intentar medir un nuevo efecto. Sabía que al calentarse los gases emiten luz con longitudes de onda específicas. De hecho, estas longitudes de onda pueden utilizarse para identificar cualquier gas como si se tratase de sus huellas digitales. Esto era bien conocido. Pero lo que Zeeman quería averiguar era que pasaría si se aplicaba al gas un campo magnético intenso. Posiblemente no sospechaba que esa línea de investigación lo llevaría a ganar el premio Nobel de Física en 1902.


El gran Michael Faraday (1791 - 1867) ya lo había intentado en 1862 trabajando con una llama de Sodio, pero sin obtener resultados positivos. Zeeman repitió la experiencia poniendo la llama de Sodio entre los polos de un poderoso electroimán y encontró que las "líneas espectrales" parecían ensancharse. Alentado por este descubrimiento cambió el Sodio por Cadmio y descubrió que ese ensanchamiento de las "líneas espectrales" en realidad se debía a una división en varias líneas igualmente espaciadas. [2] Muchos años más tarde los astrónomos utilizarían esta propiedad para "medir" , por ejemplo, el campo magnético del Sol.

Este efecto fue estudiado por varios investigadores, como Marie Alfred Cornu (1841 - 1902) en París, Albert Abraham Michelson (1852 - 1931) en Chicago y Woldemar Voigt (1850 - 1919) en Göttingen. Mientras tanto, en el University College de Dublin, Preston se interesó por este descubrimiento y quiso repetirlo. Pero al hacerlo encontró que la división de las lineas no seguía el esquema encontrado por Zeeman. [3] Lo que no se sabía en aquel momento era que el electrón además de su masa y su carga tiene otra propiedad llamada espín, algo así como un estado de rotación. Y era este espín el que producía esas modificaciones al efecto Zeeman. Pero debían pasar más de tres décadas antes de que se postulara la existencia del espín. Es más, faltaba más de una década para que naciera quien desarrollase tal postulado. Me estoy refiriendo al físico teórico Wolfgang Pauli (1900 - 1958). Ante este desconocimiento de sus causas, el efecto descubierto por Preston pasó a llamarse Zeeman Anómalo.

Pero Thomas Preston no pudo continuar con la investigación de este efecto ya que el 7 de Marzo de 1900, a los 39 años de edad, falleció en su casa víctima de una úlcera perforada.




Edward Cowie (en la foto superior) nació en Birmingham en 1943. Estudió Física en el Imperial College de Londres obteniendo su Bachelor en 1964, pero su interés siempre estuvo centrado en el Arte y, particularmente, en la Música. Fue así como simultáneamente con sus cursos de Física Cowie tomó lecciones de pinturas como estudiante externo de la Slade School of Fine Arts del University College London. Luego de obtener un Bachelor en Música (1970), completó un Ph.D. en la Universidad de Leeds (1974) y un Doctorado en la Universidad de Southhampton (1976). Ya en 1975 había obtenido una comisión de la BBC Proms para su obra "Leviathan", que fue ejecutada por la Orquesta Sinfónica de la BBC. Su carrera incluyó un profesorado de composición en la Universidad de Lancaster (1973 - 1983) y la dirección de la Escuela de Artes Creativos de la Universidad de Wollongong en Australia (1983-1988) y de la Australian Arts Fusion Centre en la Universidad James Cook, en Townsville (1989-1994). Al perder la financiación de este último centro regresó a Inglaterra como director de investigaciones del Dartington College of Arts en Devon (1996-2008). Se retiró en 2008.

Aunque su "Rutherford's Lights" es, en palabras del autor, "un homenaje a Rutherford", la obra no se inspira ni en él ni en su obra, sino en el libro de Preston. De hecho, cada una de las 24 piezas para piano de la obra se basa en cada uno de los capítulos del libro y está acompañada a su vez por un dibujo. En la imagen que encabeza esta nota podemos ver un detalle del dibujo correspondiente a la sección II, "Relation of Pitch and Colour".  Tal como dice Cowie,
"Lo que me gusta del libro de Preston es que no es árido. La manera como construye el lenguaje para describir las propiedades físicas [de la Luz] es hermoso, casi musical." [1]
La relación entre luz y sonido, en cuanto ondas, es natural. "No es difícil hablar sobre propagación [de ondas] y pensar acústicamente", dice Cowie. Pero va más allá y afirma que realmente no ve ninguna diferencia entre la Física y la Música, ya que ambas -de una u otra manera, utilizan números. "La Física trata con estructuras, escritas como ecuaciones en el lenguaje de las Matemáticas. La Música también trata con estructuras; por lo tanto podemos relacionarlas." De esta manera,
"el lenguaje divisivo entre Arte y Ciencia es artificial. Lo que necesitamos es un puente de dialogo entre ellos". [1]
Cuando habla de Ciencia y Arte, Cowie suele traer a colación el poema "Unholy Marriage" de David Holbrook (1923) [4], donde se describe la muerte de un motociclista y su novia, que quedan así "casados" por el accidente.
"Yo diría que muchas de las colaboraciones entre arte y ciencia son como esta versión de David Holbrook. Si se ponen un científico y un artista en un procesador de alimentos, ¿diría Ud. que han colaborado?" [1]
En este sentido Cowie afirma que su obra escapa a esta categoría, ya que se trata de una composición musical inspirada en el lenguaje de la ciencia, una obra que no podría haber sido escrita si Cowie no hubiese sabido Física [1].

Finalmente, en el siguiente vídeo les dejo un breve documental sobre la obra "Rutherford's Lights"


Pueden encontrar más información sobre Edward Cowie y su obra musical en la página de la editorial United Music Publ. [5] y en su página web [6].


  1. Physics World 23 (12), page 12 (December 2010).
  2. J. Mehra and H. Rechenberg, The historical development of quantum theory, Volume 1,Part 1: The Quantum Theory of Planck, Einstein, Boht and Sommerfeld: Its Foundation and the Rise of Its Difficulties 1900-1925 (New York: Springer, 2000) p. 173.
  3. D. Weaire and S. O'Connor, Unfulfilled renown: Thomas Preston (1860-1900) and the anomalous Zeeman effect, Annals of Science 44 (6), 617-644 (1987).
  4. D. Holbrook: Selected Poems 1961-1978 (London: Anvil Press, 1980).
  5. www.ump.co.uk/composer%20pages/cowie.htm.
  6. www.edward-cowie.com

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