Tuvo que venir la impresión 3D para intentar quitarle la razón (otra vez) a Lord Kelvin, pero no está todo perdido con el helicoide isotrópico

Tuvo que venir la impresión 3D para intentar quitarle la razón (otra vez) a Lord Kelvin, pero no está todo perdido con el helicoide isotrópico
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Según a qué nos dediquemos, qué recordemos de la ESO o puede que según nuestras aficiones, estaremos más o menos familiarizados con la medición de temperatura en grados Kelvin. Una denominación que se debe a Lord Kelvin (o William Thomson) en honor a su trabajo a este respecto en el siglo XIX y que permanece con solidez en la actualidad, pero el físico no ha tenido tanta suerte en el resto de sus teorías e ideas. La última, refutada por una impresión 3D.

Se trata de una tardía y tecnificada comprobación que un equipo de científicos de las universidades Wesleyan, Aix Marseille y Gothenburg ha realizado ahora, publicándolo en Physical Review Letters. Su objetivo: comprobar la teoría del helicoide isotrópico de Kelvin. Spoiler: sale mal (A Kelvin).

Cuando todo apunta a que la idea de Kelvin no funciona

Lord Kelvin ha quedado en los anales de la historia por sus aportaciones en el campo de la termodinámica, la telegrafía o la formulación matemática de la electricidad. Como decíamos en la introducción, lo de Kelvin nos puede sonar por ejemplo al calibrar un monitor o al hacer problemas de química que requieren usar grados Kelvin (y no centígrados o Farenheit), dado que es la unidad de temperatura del Sistema Internacional. Algo que se debe a que el científico realizó un preciso cálculo del cero absoluto (cuando el sistema no tiene nada de energía, algo teóricamente imposible) en torno a los -273,15 grados centígrados (0 K = -273ºC).

Hace unos 150 años, Kelvin teorizó acerca de que debería existir un objeto que, diseñado y creado de la manera propicia, debería de poder verse igual desde cualquier ángulo y que giraría de manera natural al sumergirse en un líquido

Entre todas sus investigaciones e ideas está la hipótesis de los helicoides isotrópicos. Tal y como recuerdan estos investigadores en su trabajo, hace unos 150 años Kelvin teorizó acerca de que debería existir un objeto que, diseñado y creado de la manera propicia, debería de poder verse igual desde cualquier ángulo y que giraría de manera natural al sumergirse en un líquido, a lo que denominó de esta manera.

Según sus cálculos, el helicoide isotrópico debería ser un objeto esférico con una especie de salientes o aletas en su superficie, proyectadas en ángulo de 45 o 90 grados según el caso. Ante esta idea, y asumiendo que habrá habido intentos de demostrar las ideas de Kelvin/Thomson no documentados, el enfoque que han tomado ha sido tirar de impresión 3D y empezar a diseñar y crear helicoides isotrópoicos.

Helicoide Isotropico
Uno de los helicoides isotrópicos impreso. Imagen: G. Voth / Wesleyan University

Los diseños variaban en tamaño y forma de las aletas, probando en cada caso a sumergirlo en aceite de silicona y ver si en algún caso había giros espontáneos. Según sus pruebas, ningún diseño de helicoide isotrópico cumple con este punto, cayendo al fondo del tanque y comprobando con cálculos analíticos que la rotación era exactamente cero, aunque no en todos los casos.

La esperanza es lo último que se pierde, incluso al refutar

Con esto, la teoría queda aparentemente refutada, pero el equipo de investigadores apunta que la clave del fallo de la hipótesis puede ser la forma esférica que marcó Kelvin en su predicción como una de las condiciones base y que sí hay cálculos que indicaron la posibilidad de giro sobre un helicoide isotrópico en movimiento, pero que es una presión demasiado pequeña como para que logren girar.

De ahí que la próxima meta de estos investigadores es dar con ese teórico helicoide isotrópico correcto, habiendo probado con algunos hechos con forma de hélice. También consideran seguir probando con fluidos con distinto número de Reynolds (un número adimensional para indicar si un flujo sigue un movimiento laminar o turbulento), aunque no tienen claro que esto influya en que se genere el giro.

Helicoide Isotropico Mayor Re
Un modelo de hélice (a) y un helicoide isotrópico impreso formado de hélices y probados con un flujo con mayor número de Reynolds. Imagen: G. Voth / Wesleyan University

Así que aunque no se pueda decir que se ha refutado de manera absoluta, tampoco pinta muy bien para el palmarés de Kelvin. Y decíamos ese "otra vez" en el titular porque, entre otras cosas, en 1896 dijo literalmente a Baden Baden-Powell que "no tenía ni la más mínima molécula de fe en la navegación aérea" que no fuese la conseguida con globo aerostático.

Así que, sin desmerecer los logros que lo colocaron en el lugar que ocupa en la Historia de la Ciencia, Lord Kelvin ahora acumula de momento otro fallo. Eso sí, cabe decir en su defensa que la atribución de la frase "Ya no queda nada nuevo que descubrir en física. Todo lo que resta son medidas más y más precisas" demostró ser falsa y nunca hizo esta fallida predicción.

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