Las máquinas de impulso inercial como relojes no convencionales

Miguel Iradier

Resumen

La aparente no conservación del momento angular, y su

transformación eventual en impulso lineal, de muchos ingenios inerciales

ya es en sí mismo un índice excelente del tiempo interno del sistema: de su

sincronización interna, en vez de la sincronización externa o convencional.

De aquí el gran interés teórico, además de práctico, de tales aparatos.

Es bien conocido el rotor giroscópico que Eric Laithwaite presentó

en la Royal Institution hace más de treinta años, así como la glacial acogida

que recibió su presentación. Innumerables máquinas parecidas, basadas en

el aprovechamiento del impulso inercial, han sido construidas a lo ancho y

largo del mundo antes y después de esta exhibición. El mismo Laithwaite

adoptó la idea después de una comunicación de un inventor aficionado.

El rotor de Laithwate, un centrifugador rectificado, produce al girar

una fuerza de ascenso que reduce el peso total del aparato –sin reacción

aparente del medio para producir un efecto de sustentación. Ante el aspecto

“sospechoso” que el artefacto parecía adoptar para las leyes de la mecánica

asumidas, Laithwaite dedicó todos sus esfuerzos a demostrar que no existía

ninguna violación de las leyes fundamentales, sino tan solo una separación

entre la acción y reacción para la tercera de las leyes de Newton, sin

ninguna “violación local del mismo”; consiguiéndolo, al menos, para su

satisfacción. Pero así y todo, y aun a pesar de la gran utilidad que esta clase

de dispositivos y sus principios deberían haber rendido ya a estas alturas,

los ingenieros y la industria no han sido capaces todavía de encontrarles

una aplicación generalizada.

La “máquina de Laithwaite”, ridículamente sencilla y concreta,

permanece así en la misma línea divisoria entre lo que se considera ciencia

aceptable y el conjetural mundo de lo inexplicable. La aparente no

conservación del momento angular de este tipo de ingenios los convierte en

objetos indeseables para la física, por la simple razón de que hace absurdos

los cálculos, siendo esta la principal barrera para su más serio estudio y

consideración. Por supuesto, el momento angular podría conservarse si

existiera un medio con unas determinadas características, pero nadie ha

dado cuenta cabal de un medio tal que produzca tales efectos.

En el diseño de Laithwaite, al girar el eje principal, la aceleración

provocada por la precesión hace elevarse y caer a los giróscopos durante

cada revolución; los problemas surgen para sincronizar el engranaje y

desengranaje durante el ascenso y descenso de los giróscopos. Dada su

inestabilidad intrínseca, el artefacto tiende naturalmente a oscilar con

violencia. Ni que decir tiene que muchos otros han introducido múltiples

tipos de rectificadores parciales para estabilizar el sistema. Los diseños de

Alfred Evert, por ejemplo, partiendo de principios propios, son un

fascinante despliegue de motivos con gran contenido universal, que

trasciende nuestra idea accidental y arbitraria de las máquinas. No

entraremos a considerar ahora hasta qué punto hayan podido tener éxito.

Además de esto, muchos inventores e ingenieros han desarrollado

dispositivos electromagnéticos con principios parecidos, siendo llevados

por la analogía entre inercia e inducción electromagnética. La inestabilidad

de este tipo de ingenios no es casual, ni atribuible únicamente a las

imperfecciones del diseño: radica en el hecho mismo de que estas

máquinas, con sus sucesivas rectificaciones, tienden a recrear

artificialmente y con aproximación creciente uno de los motivos más

omnipresentes en la naturaleza, y en particular en el medio fluido: los

torbellinos o vórtices, inherentemente inestables, y con la incontrolable

ramificación de sus vectores. Esto de por sí ya es un mérito, y uno se

pregunta porqué habría de ser reprochable el acercamiento creciente al

modelo de la naturaleza, por más torpes que resulten nuestros intentos.

La “máquina de Laithwaite” sólo demuestra una separación entre la

acción y reacción; y como tanto los críticos como los irreflexivos

entusiastas esperan una acción sin reacción, todos acaban por creer que el

asunto carece por completo de importancia. Pero, lejos de ello, la

separación entre acción y reacción, el carácter no inmediato de la tercera

ley de la dinámica, es el requisito básico y fundamental para pasar de la

mecánica convencional, puramente descriptiva, a una mecánica causal

como la que demandaba, por ejemplo, N. A. Kozyrev: una mecánica de

sistemas abiertos con el tiempo como agente activo, y en la que incluso los

comportamientos reversibles dependen de la apertura del sistema y una

definida acción con el medio. Si la no conservación del momento angular

se puede equiparar con la separación entre acción y reacción, y con una

sensibilidad interpolada, ésta a su vez puede hacerse equivalente al efecto

global de un medio sobre un sistema in-homogéneo, aun cuando sus

propiedades permanezcan sin especificar. Naturalmente, esto nos lleva a

una forma diferente de razonamiento.

Desde Poincaré sabemos que cualquier sistema que satisfaga el

principio de acción estacionaria o extremal admite infinitas explicaciones o

descripciones causales, y, por lo tanto, hace imposible una interpretación

causal única de tales sistemas; es por esto que los físicos se remiten a las

ecuaciones, más que a lo que puedan significar en términos intuibles –por

más que nadie pueda privarse de interpretaciones, y en particular de las más

reduccionistas. Es indudable que la exitosa fabricación de consenso dentro

de la comunidad de físicos en la corriente principal depende crucialmente

de la construcción de modelos con el mínimo de interpretación causal

posible; o con la neutral apariencia de ello, puesto que, en realidad, no es

posible prescindir de las interpretaciones; por el contrario, la mayor parte

de los modelos alternativos enfatizan las interpretaciones causales, que

otros no están dispuestos a compartir, por encima de las posibilidades de

cálculo. De aquí surgen todos los problemas.

Si la separación entre acción y reacción es el elemento esencial y

distintivo para que el tiempo tenga un contenido real y deje de ser una

entidad pasiva imaginaria, y podamos hablar de otra manera de la

interacción de los objetos con el medio y el espacio mismo, deberíamos ser

capaces de invertir la situación y empezar a utilizar estos dispositivos de

aprovechamiento inercial como los instrumentos básicos de medida para la

descripción matemática: como el reloj esencial que nos ayude a definir

aquello que nos interesa. Todo el mundo reconoce el papel subyacente pero

convencional que juegan los relojes en la física moderna. Desde el tiempo

absoluto de Newton a las convenciones de los relojes relativistas, de lo que

se trata siempre es de obtener un principio de sincronización global; y de

aquí derivan todos los aspectos abstractos de esta disciplina. La convención

sobre la sincronización se ha elegido siempre en función de las ecuaciones

más tratables o convenientes, naturalmente, en lugar de buscar modelos

matemáticos en función de medidas del tiempo con su propia variabilidad,

que no dependan de la sincronización convencional. Ahora bien, cualquiera

de estos dispositivos giratorios de rendimiento inercial son de por sí relojes

no convencionales, que nos ofrecen un rendimiento en forma de fuerzas,

oscilaciones, y fluctuaciones de esas oscilaciones: son relojes absolutos,

por más que sus tasas de variabilidad resulten contrarias al principio de

sincronización uniforme, y precisamente por ello. Más que un problema,

esta clase de dispositivos nos ofrecen ya una solución. Nos ofrecen

modelos arquetípicos de conversión de inercia, masa, fuerza, acción,

reacción y sensibilidad. Introducen la separación temporal entre acción y

reacción a escala mesoscópica, que es justo lo que se necesita; esa

separación es la que determina la sensibilidad total del sistema y en eso

debería consistir su aportación a la teoría del control y la estabilidad.

Podemos aplicar a estas máquinas un tratamiento de caja negra

inverso; puesto que un rotor giroscópico no debería tener ningún impulso

ascendente para la física de sistemas cerrados, cualquier rendimiento en

este sentido nos da una tasa de interacción con el medio, por más que

desconozcamos sus propiedades. De lo que se trata aquí es de si podemos

encontrar un factor común en las series temporales –por ejemplo, en el

diseño de Laithwaite, entre las oscilaciones mecánicas de los giróscopos y

las vibraciones del eje principal. Y aunque este sistema sea muy simple en

estructura, podemos encontrar analogías muy interesantes con los

acoplamientos de sistemas biológicos bilaterales, como el pulso en ambas

muñecas o el EEG en ambos hemisferios.

La idea es que mientras en sistemas convencionales sin una

separación explícita entre acción y reacción las series de Fourier no pueden

dar tampoco ligaduras explícitas de la variabilidad, en este tipo de sistemas

sí podemos encontrar ligaduras que son una medida de la interacción con el

medio; y que esta medida mantiene un denominador común

independientemente de cual sea el sistema. Esto sería básico para el

comportamiento global del sistema.

El desglose básico de un sistema en unas medidas de acción,

reacción, y separación o sensibilidad entre ambos nos lleva a un importante

problema de jerarquía funcional o global, diferente de la jerarquía

estructural o puramente mecánica de los sistemas. Este principio de

jerarquía funcional, en el que el tercer elemento –la sensibilidad- juega el

papel decisivo para el rendimiento y el balance, es el que nos hace esperar

que los análisis matemáticos puedan ofrecer descripciones relevantes, más

allá de la descripción circular o las meras pautas estadísticas.

Pero lo mismo debería poder aplicarse a una infinidad de sistemas

complejos; la vida misma y su definición pasa por la enorme aunque

variable diferencia entre entradas y salidas, acción y reacción –ésa es su

primera e irrenunciable característica; los tiempos de reacción y sus

cambios de dirección conforman la sincronización in-homogénea de la

actividad de las células y el tráfico de señales en sus membranas, y sin esto,

a duras penas podremos entender, no ya las operaciones de las neuronas y

sus problemas de jerarquía funcional, sino incluso la mucho más modesta

actividad de “computación” de las células cardiacas. Curiosamente, ahora

empiezan a desarrollarse circuitos integrados asíncronos sin unidad de

ciclo-reloj, aunque se hallen todavía lejos de la flexibilidad de

comportamiento de la naturaleza. La asimetría funcional o en la

configuración es también otro de los elementos comunes de estos

dispositivos; y asimetría es también lo que encontramos en la mayor parte

de las moléculas biológicas interesantes. Sin embargo, mientras la física

está habituada a los principios extremales, en los que el consumo de tiempo

tiende al mínimo, los organismos, cuyas tasas temporales son derivaciones

metabólicas, lo que procuran ahorrar es espacio, materia y energía,

tendiendo a estabilizar sus umbrales de sensibilidad. Por más puntos que

puedan tener en común, estamos ante dos tipos de economía

completamente diferentes. La naturaleza organizada ignora el tiempo,

porque ella misma lo produce.

Las máquinas de impulso inercial como relojes no convencionales se

encuentran en un esencial e intrigante doble cruce entre la dinámica lineal,

la no-lineal, los sistemas conservativos y los disipativos; introduciendo una

nueva variable –una suerte de quintaesencia- sobre lo que se puede o no

conservar. Todo un programa de investigación. Cabe suponer que existan

álgebras privilegiadas para describir su comportamiento. Los problemas de

definición de unidades recuerdan a los de los de la primera termodinámica

allá por los tiempos de Carnot, antes de la asunción de principios y medidas

por Joule y otros; si bien la relación entre abstracción y aplicación, lo

general y lo particular, será también muy diferente en este nuevo dominio.

La no-linealidad de estos aparatos puede describirse también por el

hecho de que el propio rendimiento de salida no es sólo un mero resultado,

sino parte de las condiciones re-entrantes, sin que quede demasiado claro el

bucle de realimentación; también esto es un aspecto altamente

característico de los seres vivos. Por otro lado, en un sistema de este tipo,

aun contando con una estructura rígida, el estado momentáneo del sistema

nos sirve de poco para predecir su evolución, siendo antes que nada una

contraparte o referencia necesaria para un potencial o magnitud escalar por

definir –es decir, la descripción puntual y espacial del tiempo es bastante

hueca e incompleta. Pero la separación temporal entre la acción y reacción

debería ser aquí la medida de referencia propia y el núcleo para cualquier

posible estándar –o al menos, el índice del que partir.

Por lo tanto, estos dispositivos reúnen condiciones ideales para crear

modelos explícitos del tiempo, la sincronización espontánea y los sistemas

no lineales –y si los especialistas no son capaces de avanzar en su

descripción, difícilmente podrán hacerlo con otros sistemas mucho menos

explícitos. Esta ya debería ser suficiente razón para tomarse en serio esta

clase de estudios. Estamos haciendo esfuerzos por evitar aquello que habría

que buscar e identificar primero.

Lejos de llevarnos fuera de la causalidad, estos ingenios nos

permiten ahondar en ella y describirla; lejos de alejarnos de la economía y

su balance general, estas máquinas y los principios que implican de lo que

tratan es de los aspectos más críticos de la economía de las cosas. Sabemos

que la descripción mecánica ordinaria no permite una identificación

unívoca de las causas; si la contemplación de la separación para el tercer

principio y sus circunstancias asociadas nos condujera a ello, por fuerza

nos encontraríamos con una noción de la causalidad diferente de la que se

le atribuye en las representaciones espaciales actuales. La cuestión es si la

medida de la separación temporal para el tercer principio nos lleva a

generalizaciones y predicciones mejores, a una criba selectiva de las series

temporales –análisis de Fourier, dimensional, etc.- o no. Que un criterio

selectivo adicional debe existir, parece tan claro como el hecho de que

existen diseños mejores y peores, más inestables o más robustos, además

del rendimiento que se les pueda exigir. Sólo si se consiguieran nuevos

estándares de medida para el tercer principio -nuevos relojes-, antes de

entrar en explicaciones e interpretaciones, puede esperarse un avance

rápido en un campo que debe evitar la dispersión de esfuerzos. Por lo

demás, la libre y creativa comunidad de investigadores que estudian estos

fenómenos tienen muchas más ideas en común que ideas que los separen.

Sabido es que la aparición del reloj de péndulo es consustancial al

nacimiento de la física moderna. Hablando de relojes, osciladores y

péndulos, pocos se han detenido a pensar que las leyes de la dinámica de

Newton son incapaces de explicar cómo un niño sentado en un columpio

consigue oscilaciones crecientes sin un impulso exterior –cambiando tan

sólo la posición de su masa disponible. Esto no se logra sin sensibilidad, si

bien, por otra parte, esta sensibilidad puede generarse espontáneamente en

una infinidad de situaciones. Esa sensibilidad nada tiene de mágico, y ella

misma se encuentra en medio de acciones y reacciones; es más, resume en

su rendimiento externo innumerables influencias, a menudo imposibles de

considerar en todo su detalle. Las amplificaciones autoinducidas de un

oscilador se dan de hecho en todo tipo de comportamientos complejos,

desde la biología a los mercados pasando por los huracanes. En otra parte

hemos hablado de cómo se pueden llegar a conclusiones mucho más

racionales y comprensivas en el diagnóstico médico mediante la oportuna

interpolación y medida de esta sensibilidad en señales como la del pulso

sanguíneo. Y si ciertamente la física teórica no se muestra en absoluto

propensa a reconsiderar las propiedades de un medio universal, el tiempo o

la inercia, existen en la física aplicada problemas igualmente ubicuos

relativos a la dinámica no-lineal y no menos apremiantes, y donde los

progresos sustanciales brillan por su ausencia.

Lo físicos teóricos hacen de la gravedad el gran problema y el gran

desafío; nos recuerdan en esto a muchos intelectuales, luchando siempre

contra el Mal. Alejados de esos desafíos hechos a medida de las grandes

construcciones, muchos de nosotros creemos que la inercia y su respuesta a

las fuerzas centrífugas desempeñan un papel más básico y universal, siendo

fundamentales, a diferencia de la gravedad, a todas las escalas. La inercia

así considerada conduce naturalmente al tema de las masas, y los “agujeros

de masa” (mass gaps) de la teoría estándar también podrían hablarnos de

lapsos o agujeros de tiempo (time gaps). Por supuesto, muchos, desde el

punto de vista más elemental, consideran que la misma masa no es otra

cosa que movimiento angular. Pero sobre todo, la inercia y las fuerzas

centrífugas son manejables por el hombre aquí y ahora, y tal vez sólo por

eso creen algunos que carecen de interés teórico. Ahora como siempre, y en

las ideas tanto como en los ánimos, parece existir una lucha entre levedad y

pesadez. Y uno confía en que la ligereza prevalecerá –porque ésa es la

vocación de la vida.

Diciembre, 2005

Algunos sitios de interés

Alfred Evert website

http://www.evert.de/

Jean-Louis Naudin : “Inertial Propulsion Engines”

http://jnaudin.free.fr/html/IPEmain.htm

Institute of time nature explorations

http://www.chronos.msu.ru/

Miguel Iradier; “La mano izquierda del Caos”

http://www.hurqualya.com/samkhya.htm