El Prisma Y El Péndulo: Los Diez Experimentos Más Bellos De La Ciencia — Robert P. Crease / The Prism and the Pendulum: The Ten Most Beautiful Experiments in Science by Robert P. Crease

Cuando aprendemos física, estamos aprendiendo acerca de un modelo que es una abstracción del mundo. Una vez que hayamos hecho este modelo, podemos hacer un razonamiento matemático dentro de él y obtener conclusiones. Desarrollamos intuición sobre cómo funciona el modelo, pero podríamos dudar de nuestra sólida intuición: ver un experimento físico que confirme nuestras predicciones nos da la confianza de que entendemos la teoría. Además, queremos usar la teoría para hacer predicciones que den buenas aproximaciones a lo que vamos a medir en el mundo, y al acordar con un experimento ganamos la confianza de que la teoría coincide con el mundo.
No creo que esté demasiado equivocado al decir que la primera exigencia que hacemos de un experimento es que su resultado sea sorprendente. Su resultado puede ser sorprendente, ya sea por estar en desacuerdo con lo que esperábamos encontrar, o porque pensamos que no sería posible obtener una respuesta precisa.
El hecho en el libro que más me asombró es que, de acuerdo con el estudioso de Galileo Stillman Drake, Galileo tuvo la idea de que los objetos se mueven una distancia que es cuadrática en el tiempo no por razonamiento matemático sino por el uso de su plano inclinado; ciertamente hubiera esperado que Galileo probara la idea en su plano inclinado, pero este es un ejemplo temprano de adaptación de curvas.
También me da vergüenza decir que creía que el experimento crucial de Newton era importante para recoger el color blanco de nuevo en la luz blanca, cuando en realidad su importancia es que la luz no cambia de color cuando se refracta.
El capítulo “Percepción en la ciencia” pasa al pasar sobre una actividad más amplia que la de hacer experimentos: un científico siente que puede ver y sentir entidades como los cromosomas, que en realidad son difíciles de poner en nuestras manos.
El libro podría haber sido mejor organizado. Tener un libro sobre el top 10 de algo es fácil de armar y probablemente ayuda a que el libro se venda, pero el libro me pareció como ensayos separados reunidos, en el capítulo de un experimento y luego en un capítulo sobre algunos pensamientos generales relacionados con ese experimento. Además, como casi todas las explicaciones de la medición de la circunferencia terrestre por Eratóstenes, Pliegue no explica la importancia de por qué las dos ubicaciones están en el mismo meridiano. Por supuesto, dos puntos del mundo están en algún gran círculo, pero Crease no deja en claro si solo necesitamos saber su distancia geodésica (a lo largo del círculo en el que estén) o si es importante que ambos mientan sobre un meridiano.

Una de las mejores cosas de este libro es que ha escrito explicaciones muy lúcidas de algunos experimentos muy importantes en la historia de la ciencia. Como profesor de física, siempre busco buenas explicaciones de momentos importantes en la ciencia. Su lista reúne algunos de mis favoritos: la medición de la Tierra de Eratóstenes, el experimento de plano inclinado de Galileo y el experimento de la lámina de oro de Rutherford, por ejemplo. Incluso un novato debería poder darse una idea de lo que lograron estos científicos y por qué fue importante.
En los interludios entre capítulos, Crease va un poco más allá. Él trata de hablar sobre la belleza en la ciencia. Aquí hay un área mucho más difícil y especulativa y, aunque estoy de acuerdo en que la ciencia tiene belleza, algunos de estos interludios son fuertes (“¿Por qué la ciencia es bella?”, “¿Destruye la ciencia la belleza?”). Otros, menos. , sus últimas páginas sobre experimentos modernos que podrían considerarse bellas y por qué la ciencia moderna todavía puede producir bellos experimentos no son convincentes.
En general, sin embargo, este es un buen libro. La parte experimental de la ciencia a menudo se pasa por alto en libros populares que se centran en teorías populares e importantes. Es agradable ver un libro que toma el experimento tan en serio y expone muy bien. Cualquier persona interesada en la ciencia encontrará cosas que le gusten aquí.

La belleza de los experimentos con personas que no son científicos, éstas suelen mostrarse escépticas. Ello se debe a tres factores, según creo. Uno es social: cuando los científicos se presentan en público para informar sobre su trabajo de manera formal o para hablar con periodistas, casi nunca utilizan la palabra «belleza». La convención social dicta que los científicos deben presentarse como observadores objetivos de la naturaleza, restando importancia a lo subjetivo y lo personal. Para acomodarse a esta imagen, los científicos presentan los experimentos como algo puramente funcional, como una simple manipulación de un conjunto de instrumentos que de forma casi automática producen datos correctos.
Un segundo factor es cultural, y se deriva del modo en que la ciencia se enseña en las escuelas. Los libros de texto utilizan los experimentos como vehículos para una lección, como apoyo para que los estudiantes adquieran un conocimiento profundo de un tema.
Un tercer factor es el prejuicio filosófico de que la auténtica belleza sólo puede encontrarse en lo abstracto. «Sólo Euclides ha visto la belleza desnuda», declaró la poetisa Edna St. Vincent Millay. Por esta razón, las discusiones sobre la belleza en la ciencia suelen centrarse en su papel en las teorías y las explicaciones. Son las abstracciones, como las ecuaciones, los modelos y las teorías, las que poseen simplicidad, claridad, penetración, profundidad, atemporalidad y otras propiedades que tendemos a asociar con la belleza. Los experimentos, que inevitablemente implican manipular máquinas, instrumentos, sustancias químicas y organismos, no parecen ajustarse a esta definición.
Los científicos experimentales saben muy bien que, en el laboratorio, los experimentos significan sobre todo trabajo tedioso.
El físico británico del siglo XIX Michael Faraday era célebre por las conferencias públicas que impartía en la Real Institución de Londres. Una de las más populares fue la que versó sobre la «historia química de la vela». Al principio de su charla, Faraday calificaba las candelas de «bellas», y explicaba que no se refería a lo bonito de su color o su forma; de hecho, a Faraday no le gustaban las velas ornamentales y llamativas. A su entender, la belleza se refiere «no a las cosas de mejor apariencia, sino a las que mejor funcionan». A sus ojos, una candela es bella porque su funcionamiento elegante y eficaz descansa sobre un gran número de leyes universales.

En el siglo III a. C. un académico griego llamado Eratóstenes (c. 276-c. 195 a. C.) realizó la primera medición conocida del tamaño de la Tierra. Sus herramientas eran simples: la sombra proyectada por el indicador de un reloj de sol y una serie de mediciones y suposiciones. Pero la medición fue tan ingeniosa que sería citada con autoridad durante cientos de años. Y tan sencilla e instructiva que, casi 2.500 años más tarde, la reproducen cada año escolares de todo el mundo. Se basa en un principio tan elegante que al comprenderlo uno se siente impulsado a salir afuera y medir la longitud de una sombra.
El experimento de Eratóstenes combina dos ideas de enorme trascendencia. La primera era concebir el cosmos como un conjunto de objetos (la Tierra, el Sol, los planetas y las estrellas) dispuestos en el espacio corriente de tres dimensiones. Esto puede parecernos obvio hoy, pero no era una creencia común por aquel entonces. Una de las contribuciones de la Grecia clásica a la ciencia fue insistir en que tras la multitud de movimientos cambiantes del mundo y de la bóveda celeste se encuentra un orden impersonal e inmutable, una arquitectura cósmica que puede describir y explicar con la ayuda de la geometría. La segunda idea consistía en realizar mediciones corrientes para comprender el ámbito y dimensiones de esta arquitectura cósmica. Al combinar estas dos concepciones, a Eratóstenes se le ocurrió la audaz idea de que las mismas técnicas que se aplicaban a la construcción de casas y puentes, a la ordenación de campos y carreteras y a la predicción de las inundaciones y los monzones podían proporcionarnos información sobre las dimensiones de la Tierra y otros cuerpos celestes.
La belleza del experimento de Eratóstenes nace de su imponente amplitud. Algunos experimentos extraen orden del caos analizando, aislando o diseccionando algo ante nuestros ojos. Este experimento dirige nuestra atención en la dirección opuesta al medir la vastedad con cosas pequeñas. Amplía nuestra percepción al proporcionarnos una nueva forma de abordar una pregunta aparentemente sencilla: «¿qué son las sombras y cómo se forman?». El experimento hace que nos demos cuenta de que la dimensión de esta sombra concreta y transitoria está relacionada con la redondez de la Tierra, con el tamaño y posición remota del Sol, con las posiciones siempre cambiantes de estos dos cuerpos y con todas las sombras del planeta. La enorme distancia que nos separa del Sol, la progresión cíclica del tiempo y la redondez de la Tierra adquieren una presencia casi palpable en este experimento que afecta a la cualidad de nuestra experiencia del mundo.

Galileo se aferra al concepto aristotélico de que los cuerpos caen con una velocidad uniforme que depende de su densidad y que él mismo califica como una de «las normas generales que gobiernan la relación de velocidades en el desplazamiento [natural] de los cuerpos». Una bola de oro debería caer a una velocidad dos veces mayor que una de plata del mismo tamaño, porque la primera es casi dos veces más densa que la segunda. Según parece, Galileo quiso comprobar que así ocurría en la realidad, pero para su sorpresa y consternación, constató que el experimento no funcionaba. «[S]i se toman dos cuerpos distintos», escribió, «con tales propiedades que el primero debería caer dos veces más rápido que el segundo, y se los deja caer desde una torre, el primero no llegará al suelo el doble de rápido ni siquiera a una velocidad apreciablemente más rápida. Los historiadores concluyen de esto que, incluso al principio de su carrera, Galileo estaba decidido a contrastar la teoría con observaciones.
Los experimentos, como muchas otras formas de actuación, tienen una historia de creación o nacimiento que culmina en la primera representación y una historia de maduración que comienza entonces y trata de todo lo que ocurre después; una biografía, si se quiere. Al igual que la medida de la circunferencia de la Tierra por Eratóstenes, los experimentos de Galileo sobre el movimiento de caída libre de los cuerpos fueron al mismo tiempo algo que se hizo en un lugar y tiempo concretos y un patrón de algo que podía volver a hacerse de formas distintas y con diferentes objetos, tecnologías y grados de precisión. Con el tiempo, la experimentación de Galileo sobre la caída de los cuerpos generaron todo un género de experimentos y demostraciones, lo que podríamos llamar la progenie de la torre inclinada.
El experimento de la torre inclinada aborda una cuestión fundamental: el modo en que todos los objetos, desde las balas de cañón a las plumas, responden a la influencia de una fuerza que nos afecta a todos. Su diseño es increíblemente sencillo, sin trucos ni triquiñuelas; ¡ni siquiera hace falta un reloj! Y además es definitivo, nos deja con cierto tipo de placer, el de lo que podríamos llamar «sorpresa esperada». Aunque comprendemos la verdad en el marco galileano, nuestra vida cotidiana transcurre en un marco aristotélico. Si viviéramos en la Luna, donde no hay aire que oponga resistencia, el comportamiento de la caída de los objetos en el vacío nos resultaría familiar y el experimento no ejercería ningún poder de revelación. Pero nuestra experiencia diaria nos lleva a esperar que los cuerpos se comporten del modo descrito por Aristóteles, y así nos los muestra en ciertas situaciones.

La imaginación científica, como la imaginación artística, nace de la disciplina. Opera dentro de un conjunto determinado de recursos, teorías, productos, presupuesto y personal, y crea con estos elementos una escenificación que permite que se manifieste algo nuevo. Por supuesto, un presupuesto mayor o unos materiales mejores facilitarían las cosas. Pero la imaginación experimental no mira al conjunto de recursos existentes por lo que limita sino por lo que permite. Como dijo Goethe: «Sólo en la limitación se revela la maestría». En este sentido, la analogía Newton-Beethoven es más una comparación que un contraste y define un lugar inequívoco para la belleza en la ciencia.
El experimentum crucis de Newton proporcionó muchas cosas al mundo: información nueva, un conjunto de instrumentos y técnicas, e incluso una lección moral. A todas ellas debe su belleza. El experimento de Newton sacó a la luz una verdad sobre el mundo con simplicidad e ingenio asombrosos: ¿quién, tras utilizar un prisma para convertir un rayo de luz en un arco iris, hubiera pensado en aislar una parte de éste y hacerlo pasar por otro prisma? Con esta configuración, no fueron necesarias más manipulaciones para demostrar ante los colegas de Newton que la luz blanca está compuesta de distintos colores con distintos grados de refracción.
El experimento nos permitió entender muchos fenómenos desconcertantes de la luz y nos proporcionó técnicas para separar la luz de diferentes colores y para construir mejores telescopios. El descubrimiento de Newton estalló como un petardo, estableciendo conexiones en direcciones múltiples.
Por último, el experimentum crucis de Newton fue una lección moral para los científicos. Les dijo: «Ésta es la manera de proceder para entender un fenómeno. Hay que experimentar con tesón y constancia, escoger la demostración más llamativa y simple que se encuentre, indicar de qué modo puede salir mal y señalar qué nuevas conexiones hace posibles». Su belleza, por tanto, no tiene nada que ver con el atractivo de los colores.

Hay quien ve en la ciencia poco más que una corporación gigante inmersa en la sociedad. Pero la ciencia está tan íntimamente entretejida con la sociedad contemporánea, forma una parte tan integral de cómo nos entendemos a nosotros mismos y nuestra relación con el mundo, que es imposible situarnos fuera de ella. La ciencia no es tanto una corporación como, por así decirlo, el sistema entero del comercio, en el que cualquier modificación reverbera por toda la sociedad de maneras múltiples e imprevistas.

Una de las fascinaciones que suscita el péndulo de Foucault es que pone de manifiesto las ambigüedades de la percepción. El comentario del parisino es filosóficamente falso: nada habla directamente a los ojos. El comentario es cartesiano; Foucault imagina que sus ojos son ojos geométricos y se ha convencido a sí mismo de que puede ver lo que él imagina ideal y geométricamente. Si podemos imaginar la posición del péndulo oscilando contra el fondo del sistema solar como modelo geométrico, piensa, podemos «ver» cómo gira la Tierra. Pero la percepción es algo más complejo. Percibir qué se mueve y qué está quieto depende de qué tomemos como primer plano y qué como segundo plano u horizonte. El péndulo de Foucault parece ofrecernos la experiencia o bien de que el péndulo gira en el campo gravitatorio de la Tierra, o bien de que la Tierra gira a nuestros pies. Esta disyuntiva se asemeja a la descripción que nos ofrece el filósofo francés Maurice MerleauPonty de la familiar experiencia de estar dentro de un tren parado en una estación junto a otro tren en una vía cercana. Cuando el otro tren comienza a moverse, experimentamos o bien que empezamos a movernos o que el otro tren comienza a moverse en la dirección contraria. Cuál de las dos percepciones se produce dependería, escribe MerleauPonty, de dónde centremos nuestra atención en ese momento (en este tren o en el otro), y de cuál es el segundo plano u horizonte exterior.
El péndulo de Foucault tiene que realizarse con más cuidado de lo que parece. En un espacio público, un problema importante es proteger el péndulo de los visitantes, que a menudo sienten un impulso irresistible de alargar la mano para tocarlo. Y aunque un péndulo es uno de los dispositivos más simples de la ciencia, en el mundo real los péndulos se ven afectados por corrientes eléctricas, por la estructura interna del cable, por el tipo de sujeción del mismo y por la forma como se dé el primer impulso a la pesa. Cualquiera de estos factores puede desviar el péndulo o llevarlo a dibujar un ocho. (Una indicación de que un péndulo dibuja un ocho es que aparezcan pivotes tumbados hacia el interior del círculo.)

El experimento de la doble rendija aplicado a los electrones posee los tres aspectos esenciales de los experimentos bellos. Es fundamental en el sentido de que exhibe el comportamiento extraño y contrario a la intuición que presenta la materia a los niveles más bajos. Un electrón abandona una fuente para aparecer en un detector situado a poca distancia. Entre la producción y la observación, ¿dónde se encontraba? El experimento de interferencia cuántica, tanto si se usa una rendija doble o un biprisma, demuestra la imposibilidad de concebir un objeto cuántico como si tuviera el mismo tipo de presencia en el espacio y el tiempo que los objetos de nuestro mundo macroscópico. «¿Dónde se encontraba?» es una pregunta que no podemos hacer; estaba en todos los sitios y en ninguno. Si el experimento de las dos rendijas de Young ilustraba de manera dramática la necesidad de realizar un cambio de paradigma desde la luz como partículas a la luz como ondas, el experimento de las dos rendijas con electrones individuales es una ilustración dramática de otro cambio de paradigma, de la física clásica a la cuántica.
Es también económico, porque a pesar de sus revolucionarias implicaciones, los equipos utilizados están en la actualidad al alcance de nuestra tecnología y los conceptos básicos son fácilmente comprensibles. Además, este experimento enseña de una forma concisa un aspecto misterioso de la mecánica cuántica. Los otros misterios de la mecánica cuántica, como los ilustrados por el célebre gato de Schrödinger, las desigualdades de Bell y los experimentos de no localidad, nacen del misterio de la interferencia cuántica.
Por último, es convincente y enormemente satisfactorio, capaz de persuadir de las verdades de la mecánica cuántica a los más recalcitrantes escépticos. Incluso para una persona versada en mecánica cuántica la teoría puede resultar abstracta y sus implicaciones, lejanas de nuestra percepción. Pero el experimento de la doble rendija convierte la teoría en una imagen sensible que se capta de manera inmediata. «Antes de verla [en la universidad], no me creía ni una sola palabra de la física “moderna” [del siglo XX]», escribió un científico.
El experimento de la doble rendija de la interferencia de electrones planta ante nuestros ojos su realidad de una forma dramática, económica y material. La experiencia de ver los clics de un detector que anuncian la llegada de electrones individuales a través de un biprisma o de un par de rendijas para formar un patrón de interferencia es una de las experiencias humanas más fascinantes e imponentes. Es por ello que el experimento de la interferencia cuántica con electrones individuales permanecerá en el panteón de los más bellos experimentos durante mucho tiempo.

When we learn physics we are learning about a model that is an abstraction of the world. Once we have made this model, we can do mathematical reasoning inside of it and get conclusions. We develop intuition for how the model works, but we might doubt how sturdy our intuition is: seeing a physical experiment that confirms our predictions gives us confidence that we understand the theory. Also, we want to use the theory to make predictions that give good approximations to what we will measure in the world, and by agreeing with an experiment we gain confidence that the theory matches the world.
I don’t think I’m too far wrong to say that the first demand we make of an experiment to be beautiful is that it’s result is surprising. It’s result can be surprising either for disagreeing with what we expected to find, or because we thought that it would not be possible to get any precise answer.
The fact in the book that I was most startled by is that, according to the Galileo scholar Stillman Drake, Galileo got the idea that objects move a distance that is quadratic in time not by mathematical reasoning but from using his inclinded plane; certainly I would have expected Galileo to test the idea on his inclined plane, but this is an early instance of curve fitting.
I am also ashamed to say that I had believed that Newton’s crucial experiment was significant for collecting colored white back into white light, when in fact its importance is that light does not change color when refracted.
The chapter “Perception in Science” wirtes in passing about a broader activity than doing experiments: a scientist feeling like they can see and feel entities like chromosomes which are hard actually to get our hands on.
The book could have been better organized. Having a book be about the top 10 of something is easy to put together and probably helps the book sell but the book felt to me like separate essays collected together, in the form chapter on an experiment and then a chapter on some general thoughts related to that experiment. Also, like nearly all explanations of the measurement of the earth’s circumference by Eratosthenes, Crease does not explain the significance of why the two locations are on the same meridian. Of course any two points on the earth are on some great circle, but Crease does not make it clear if we just need to know their geodesic distance (along whatever great circle they happen to be on) or if it is important they both lie on one meridian.

One of the best things about this book is that he has written very lucid explanations of some very important experiments in the history of science. As a physics teacher, I am always on the lookout for nice explanations of important moments in science. His list brings together some of my favorites: Eratosthenes’ measurement of the earth, Galileo’s inclined plane experiment, and Rutherford’s gold foil experiment, for example. Even a novice should be able to come away with a sense of what these scientists accomplished and why it was important.
In the interludes between chapters, Crease goes a bit further. He tries to discuss beauty in science. Here is a much more difficult and speculative area and, though I agree that science has beauty, some of these interludes are strong (“Why Science Is Beautiful”, “”Does Science Destroy Beauty?”). Others, less so. In particular, his last few pages on modern experiments that might be considered beautiful and why modern science can still produce beautiful experiments are less than compelling.
Overall, however, this is a nice book. The experimental part of science is often skirted over in popular books that focus on popular and important theories. It is nice to see a book that takes experiment so seriously and expounds upon it so nicely. Anyone with an interest in science will find things to like here.

The beauty of experiments with people who are not scientists, these are often skeptical. This is due to three factors, I believe. One is social: when scientists present themselves in public to report their work formally or to talk to journalists, they almost never use the word “beauty.” The social convention dictates that scientists must present themselves as objective observers of nature, downplaying the subjective and the personal. To accommodate this image, scientists present the experiments as purely functional, as a simple manipulation of a set of instruments that almost automatically produce correct data.
A second factor is cultural, and derives from the way science is taught in schools. The textbooks use the experiments as vehicles for a lesson, as a support for the students to acquire a deep knowledge of a subject.
A third factor is the philosophical prejudice that authentic beauty can only be found in the abstract. “Only Euclid has seen naked beauty,” said the poet Edna St. Vincent Millay. For this reason, discussions about beauty in science often focus on their role in theories and explanations. They are the abstractions, like the equations, the models and the theories, those that have simplicity, clarity, penetration, depth, timelessness and other properties that we tend to associate with beauty. Experiments, which inevitably involve manipulating machines, instruments, chemicals and organisms, do not seem to fit this definition.
Experimental scientists know very well that, in the laboratory, experiments mean mostly tedious work.
The nineteenth-century British physicist Michael Faraday was famous for the public lectures he gave at the Royal Institution in London. One of the most popular was the one that dealt with the “chemical history of sailing”. At the beginning of his talk, Faraday described the candles as “beautiful”, and explained that he was not referring to the beauty of their color or shape; in fact, Faraday did not like ornamental and striking candles. In her view, beauty refers “not to things that look better, but to those that work best.” In his eyes, a candle is beautiful because its elegant and effective functioning rests on a large number of universal laws.

In the third century a. A Greek scholar named Eratosthenes (c. 276-c. 195 BC) made the first known measurement of the size of the Earth. His tools were simple: the shadow projected by a sundial’s indicator and a series of measurements and assumptions. But the measurement was so ingenious that it would be cited with authority for hundreds of years. And so simple and instructive that, almost 2,500 years later, they reproduce it every school year from all over the world. It is based on such an elegant principle that when you understand it you feel compelled to go outside and measure the length of a shadow.
The Eratosthenes experiment combines two ideas of enormous transcendence. The first was to conceive the cosmos as a set of objects (Earth, Sun, planets and stars) arranged in the current three-dimensional space. This may seem obvious to us today, but it was not a common belief at the time. One of the contributions of classical Greece to science was to insist that behind the multitude of changing movements of the world and the celestial vault is an impersonal and immutable order, a cosmic architecture that can describe and explain with the help of geometry . The second idea was to make current measurements to understand the scope and dimensions of this cosmic architecture. By combining these two conceptions, Eratosthenes came up with the bold idea that the same techniques applied to the construction of houses and bridges, to the management of fields and roads and to the prediction of floods and monsoons could provide us with information about the dimensions of the Earth and other celestial bodies.
The beauty of the Eratosthenes experiment comes from its imposing breadth. Some experiments extract order of chaos by analyzing, isolating or dissecting something before our eyes. This experiment directs our attention in the opposite direction by measuring vastness with small things. It broadens our perception by providing us with a new way of approaching a seemingly simple question: “What are shadows and how do they form?” The experiment makes us realize that the dimension of this concrete and transient shadow is related to the roundness of the Earth, to the size and remote position of the Sun, to the ever-changing positions of these two bodies and to all the shadows of the planet. The enormous distance that separates us from the Sun, the cyclical progression of time and the roundness of the Earth acquire an almost palpable presence in this experiment that affects the quality of our experience of the world.

Galileo clings to the Aristotelian concept that bodies fall with a uniform speed that depends on their density and that he himself qualifies as one of “the general norms that govern the relation of velocities in the [natural] displacement of bodies.” A gold ball should fall twice as fast as a silver ball of the same size, because the first is almost twice as dense as the second. Apparently, Galileo wanted to verify that this happened in reality, but to his surprise and consternation, he found that the experiment did not work. “[S] i take two different bodies,” he wrote, “with such properties that the first should fall twice as fast as the second, and drop them from a tower, the first will not reach the ground twice as fast not even at an appreciably faster speed. Historians conclude from this that, even at the beginning of his career, Galileo was determined to contrast the theory with observations.
Experiments, like many other forms of acting, have a creation or birth story that culminates in the first representation and a maturation story that begins then and deals with everything that happens next; a biography, if you will. Like the measurement of the circumference of the Earth by Eratosthenes, Galileo’s experiments on the movement of free falling bodies were at the same time something that was done in a specific place and time and a pattern of something that could return to be done in different ways and with different objects, technologies and degrees of precision. Over time, Galileo’s experimentation on the fall of the bodies generated a whole series of experiments and demonstrations, what we could call the progeny of the leaning tower.
The leaning tower experiment addresses a fundamental question: the way in which all objects, from cannonballs to feathers, respond to the influence of a force that affects us all. Its design is incredibly simple, without tricks or tricks; You do not even need a watch! And it is definitive, it leaves us with a certain kind of pleasure, that of what we might call “expected surprise”. Although we understand the truth in the Galilean framework, our daily life takes place in an Aristotelian framework. If we lived on the Moon, where there is no air to resist, the behavior of falling objects in a vacuum would be familiar and the experiment would not exercise any power of revelation. But our daily experience leads us to expect bodies to behave in the way described by Aristotle, and thus shows them in certain situations.

The scientific imagination, like the artistic imagination, is born of discipline. It operates within a specific set of resources, theories, products, budget and personnel, and creates with these elements a staging that allows something new to be manifested. Of course, a larger budget or better materials would make things easier. But the experimental imagination does not look at the set of existing resources for what it limits, but for what it allows. As Goethe said: “Only in limitation is mastery revealed.” In this sense, the Newton-Beethoven analogy is more a comparison than a contrast and defines an unmistakable place for beauty in science.
Newton’s experimentum crucis provided many things to the world: new information, a set of tools and techniques, and even a moral lesson. To all of them owes its beauty. Newton’s experiment brought to light a truth about the world with amazing simplicity and ingenuity: who, after using a prism to turn a ray of light into a rainbow, would have thought of isolating a part of it and passing it through another prism? With this configuration, no further manipulations were necessary to demonstrate to Newton’s colleagues that white light is composed of different colors with different degrees of refraction.
The experiment allowed us to understand many disconcerting phenomena of light and provided us with techniques to separate light from different colors and to build better telescopes. The discovery of Newton exploded like a firecracker, establishing connections in multiple directions.
Finally, Newton’s experimentum crucis was a moral lesson for scientists. He told them: “This is the way to proceed to understand a phenomenon. You have to experiment with perseverance and perseverance, choose the most striking and simple demonstration you can find, indicate in which way you can go wrong and point out what new connections you can make. ” Its beauty, therefore, has nothing to do with the attractiveness of colors.

There are those who see little more in science than a giant corporation immersed in society. But science is so intimately interwoven with contemporary society, it forms such an integral part of how we understand ourselves and our relationship to the world, that it is impossible to place ourselves outside of it. Science is not so much a corporation as, so to speak, the entire system of commerce, in which any modification reverberates throughout society in multiple and unforeseen ways.

One of the fascinations aroused by Foucault’s pendulum is that it highlights the ambiguities of perception. The Parisian’s comment is philosophically false: nothing speaks directly to the eyes. The comment is Cartesian; Foucault imagines that his eyes are geometric eyes and he has convinced himself that he can see what he imagines ideally and geometrically. If we can imagine the position of the pendulum swinging against the background of the solar system as a geometric model, think, we can “see” how the Earth rotates. But perception is something more complex. Perceiving what moves and what is still depends on what we take as the foreground and what as the background or horizon. The pendulum of Foucault seems to offer us the experience either of the pendulum revolves in the gravitational field of the Earth, or of the Earth turning at our feet. This disjunctive resembles the description offered by the French philosopher Maurice MerleauPonty of the familiar experience of being inside a train standing in a station next to another train on a nearby road. When the other train begins to move, we experience either that we start to move or that the other train starts to move in the opposite direction. Which of the two perceptions is produced would depend, writes MerleauPyty, where we focus our attention at that moment (on this train or on the other), and on what is the second plane or outer horizon.
Foucault’s pendulum has to be done with more care than it seems. In a public space, a major problem is to protect the pendulum from visitors, who often feel an irresistible urge to reach out to touch it. And although a pendulum is one of the simplest devices of science, in the real world the pendulums are affected by electric currents, by the internal structure of the cable, by the type of subjection of the same and by the way in which the first impulse to the dumbbell. Any of these factors can deflect the pendulum or lead it to draw an eight. (An indication that a pendulum draws an eight is that pivots appear lying inward on the circle).

The experiment of the double slit applied to the electrons possesses the three essential aspects of the beautiful experiments. It is fundamental in the sense that it exhibits the strange and counterintuitive behavior that matter presents at the lower levels. An electron leaves a source to appear in a detector located a short distance away. Between production and observation, where was it? The experiment of quantum interference, whether using a double slit or a biprism, demonstrates the impossibility of conceiving a quantum object as if it had the same type of presence in space and time as the objects of our macroscopic world. “Where was he?” Is a question we can not ask; It was everywhere and in none. If Young’s two-slit experiment dramatically illustrated the need to make a paradigm shift from light as particles to light as waves, the experiment of the two slits with individual electrons is a dramatic illustration of another paradigm shift , from classical to quantum physics.
It is also economic, because despite its revolutionary implications, the equipment used is currently within reach of our technology and the basic concepts are easily understood. In addition, this experiment teaches in a concise way a mysterious aspect of quantum mechanics. The other mysteries of quantum mechanics, such as those illustrated by Schrödinger’s celebrated cat, Bell’s inequalities, and non-locality experiments, spring from the mystery of quantum interference.
Finally, it is convincing and enormously satisfying, capable of persuading the most recalcitrant skeptics of the truths of quantum mechanics. Even for a person versed in quantum mechanics the theory can be abstract and its implications, far from our perception. But the double-slit experiment converts the theory into a sensitive image that is captured immediately. “Before I saw her [in college], I did not believe a single word of” modern “[twentieth century] physics,” wrote one scientist.
The experiment of the double slit of the interference of electrons plants before our eyes its reality in a dramatic, economic and material way. The experience of seeing the clicks of a detector that announce the arrival of individual electrons through a biprism or a pair of slits to form an interference pattern is one of the most fascinating and impressive human experiences. That is why the experiment of quantum interference with individual electrons will remain in the pantheon of the most beautiful experiments for a long time.

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