Resuelto el misterio de los relojes de péndulo que se sincronizan

Dos relojes de péndulo utilizados en el experimento /HENRIQUE OLIVEIRA Y LUÍS MELO

El físico Huygens observó perplejo que dos péndulos se sincronizan si están en la misma pared. Un estudio revela ahora por qué.

El misterio de los dos relojes no puede tener un pedigrí más noble. Fue el mismísimo inventor del reloj de péndulo, el gran físico holandés del siglo XVII Christiaan Huygens, quien lo percibió por primera vez: cuando dos péndulos están en el mismo soporte, sea una pared o un travesaño, tienden con fuerza a sincronizarse. Huygens se quedó perplejo, y solo pudo conjeturar que los péndulos se comunicaban a través de “algún movimiento imperceptible” del soporte que compartían. Según acabamos de saber, tenía razón.

Los matemáticos Enrique Oliveira y Luís Melo, de la Universidad de Lisboa, han desarrollado un modelo matemático que explica a la perfección sus propios (y sofisticados) resultados experimentales. Como el modelo se basa en el intercambio de ondas sonoras a través del soporte que comparten los dos relojes, la venerable hipótesis de Huygens se puede considerar confirmada. Esta interacción entre la teoría y los datos experimentales es la forma habitual en que funciona la física. Los resultados se presentan en Scientific Reports.

El modelo matemático de Oliveira y Melo puede tener relevancia para fenómenos en apariencia muy alejados de los relojes de Huygens. El fenómeno de la sincronización entre dos osciladores se ha observado, por ejemplo, entre las células del corazón, que necesitan oscilar al unísono para que el músculo cardiaco en su conjunto bombee la sangre con la eficacia que le caracteriza. También fenómenos indeseables como la epilepsia resultan de la sincronización excesiva entre las neuronas. Los átomos en un superconductor o las luciérnagas en el campo son ejemplos adicionales y no menos asombrosos. ¿Hasta qué punto puede ser aplicable el modelo matemático a esos sistemas?

El fenómeno de la sincronización entre dos osciladores se ha observado, por ejemplo, entre las células del corazón, que necesitan oscilar al unísono para que el músculo cardiaco en su conjunto bombee la sangre con la eficacia que le caracteriza

“Nuestro modelo es muy general”, responde Melo a EL PAÍS, “y se basa en unas premisas muy simples: en un punto del ciclo, una pequeña cantidad de energía se envía al otro oscilador, lo que resulta en un desplazamiento de fase hacia un punto. Esto ocurre en ambas direcciones. Solo hemos comprobado el modelo en un sistema de dos relojes, pero debería ser aplicable a cualquier otro sistema en que las premisas sean válidas”.

El científico de Lisboa añade: “Por el momento estamos trabajando con osciladores electrónicos, con unos resultados muy prometedores, pero estoy seguro de que en cualquiera de los sistemas que usted menciona [los citados antes] hay casos en que el modelo es aplicable. De hecho, la sincronización se ha observado en sistemas biológicos, pero los datos disponibles no son apropiados para probar el modelo con ellos”.

Las ecuaciones de los científicos portugueses implican que cada reloj –o cada péndulo, más en general— transmite al soporte pulsos de sonido coherentes con su oscilación. El sonido, recordemos, consiste en meras ondas de compresión y relajación de la materia: las moléculas del aire, en el caso más familiar, o las del soporte en el caso de los relojes. Esas ondas sonoras que se transmiten por la pared o el travesaño comunican un péndulo con el otro, perturban sutilmente su ritmo de oscilación y acaban, en menos de media hora, por inducir su sincronización.

"Se basa en unas premisas muy simples: en un punto del ciclo, una pequeña cantidad de energía se envía al otro oscilador, lo que resulta en un desplazamiento de fase hacia un punto", explica melo

Como muchos descubrimientos científicos, el de Huygens ocurrió de chiripa, aunque “la suerte solo favorece a la mente preparada”, como ya aclaró Pasteur. Lo que estaba intentando Huygens en 1665 era hallar un método para medir distancias a bordo de un barco. Como él mismo había inventado poco antes el reloj de péndulo, se le ocurrió utilizar su artilugio como una forma indirecta de calcular las longitudes. Hombre precavido, no obstante, colocó a bordo dos relojes por si a uno de ellos le daba por estropearse. Y así descubrió el fenómeno de sincronización que le dejó perplejo. Lo publicó el 26 de febrero de 1665, hace justo 350 años y cinco meses.

JAVIER SAMPEDRO 23 JUL 2015 - 16:18 CEST

http://elpais.com/elpais/2015/07/23/ciencia/1437652372_189531.html