Christiaan Huygens era un erudito ocupado. Entre sus muchos logros, el científico holandés descubrió la forma de los anillos de Saturno y descubrió la luna más grande del planeta, Titán. Fundó la teoría de que la luz viaja como una onda, e inventó el reloj de péndulo. Huygens, al parecer, ni siquiera podía apagar su mente científica cuando estaba bajo el clima.
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En 1665 estaba enfermo y atrapado en la cama, mirando dos relojes de péndulo que estaban unidos a una viga en su casa. Notó que los péndulos comenzaron a oscilar entre sí, sin importar si los relojes se habían encendido o parado en diferentes momentos o en qué posición comenzaron los péndulos. Huygens estaba desconcertado. Tenía que haber alguna forma en que los relojes "hablaran" entre sí, pero carecía de los instrumentos precisos necesarios para medir la interacción entre los relojes. Entonces lo atribuyó a movimientos misteriosos transmitidos por el aire o la conexión física en el haz, y allí el asunto descansó durante más de 300 años.
Ahora, los físicos que revisan el enigma del siglo XVII piensan que la respuesta puede estar en las ondas sonoras. Henrique Oliveira y Luís V. Melo, de la Universidad de Lisboa, recrearon las condiciones que Huygens observó, luego utilizaron instrumentos extremadamente sensibles para medir las variables. Sus resultados, publicados esta semana en Scientific Reports, sugieren que la energía del sonido de los relojes circula a través del material que los conecta y hace que se sincronicen.
Anteriormente, otros científicos tomaron una grieta en el experimento utilizando un rayo que se permitió mover. En esos modelos, la energía que sincroniza los relojes proviene de la conservación del impulso. Oliveira y Melo querían probar un modelo diferente que sería más parecido al que Huygens estaba trabajando. También querían ser más precisos que los intentos anteriores.
Primero utilizaron una computadora para simular los relojes, suponiendo que los relojes estaban conectados por un material rígido. Luego unieron dos relojes de péndulo reales a una viga de aluminio. Pusieron los relojes en marcha y midieron los períodos de las oscilaciones del péndulo con sensores ópticos de alta precisión. Efectivamente, los péndulos comenzarían a moverse en sincronía. Incluso si se movieran en direcciones opuestas, seguirían balanceándose con el mismo período.
"Probamos diferentes materiales y condiciones de haz y solo pudimos acoplarlo cuando el haz [fijo] estaba hecho de un muy buen conductor de sonido, los relojes estaban cerca y las frecuencias estaban lo suficientemente cerca", dice Melo en un correo electrónico.
El experimento de laboratorio incluyó dos relojes de péndulo que colgaban de una viga de aluminio. (Henrique Oliveira y Luís Melo) Entonces, ¿qué está pasando? Tiene que ver con cómo funcionan los relojes de péndulo. Un péndulo se balancea y un ancla, llamada así por su forma, libera los dientes de un engranaje, que está unido a un peso descendente. Cuando se suelta el engranaje, el peso tira de él hacia abajo para que comience a girar, pero el ancla del péndulo vuelve a atrapar los dientes del engranaje. A medida que el péndulo se balancea hacia atrás, libera el engranaje nuevamente, y esta vez el ancla atrapa el otro lado. Mientras tanto, los dientes del engranaje se deslizan debajo del ancla, empujándolo y agregando un pequeño empujón para mantener el péndulo balanceándose. Hay muchas variaciones en este diseño, pero ese es el principio básico.
En el último experimento, todo este movimiento hace que una pequeña cantidad de energía del sonido viaje a la barra de aluminio. Cada vez que viaja el pulso de energía, tiende a empujar el péndulo de un reloj al mismo tiempo que el otro. El experimento tarda hasta 18 horas o incluso días en ejecutarse, porque los relojes se sincronizan lentamente. Melo señala que los relojes de Huygens tenían pesos de estabilización de 50 o 60 libras, mientras que los de su experimento eran una libra o menos, por lo que las fuerzas transmitidas por los relojes de Huygens eran más grandes.
Aun así, teóricamente podrías ejecutar el mismo experimento en casa. "Si puede encontrar un buen conductor de sonido para un haz ... y si es muy paciente, obtendrá las condiciones para el acoplamiento", dice Melo. "Pero solo estará seguro si realiza un experimento automatizado. Es imposible mirar continuamente durante días; es fascinante, pero uno se pone muy ansioso después de un tiempo".
Jonatan Peña Ramírez, investigador de la Universidad Técnica de Eindhoven en los Países Bajos, también ha publicado estudios sobre el fenómeno del reloj de Huygens. Él dice que a los físicos les gusta estudiar este sistema porque imita otros ciclos en la naturaleza. "Se pueden observar fenómenos similares en los sistemas biológicos, donde algunos ciclos dentro del cuerpo humano pueden sincronizarse de forma natural", dice.
Sin embargo, aún no está convencido de que la energía del sonido sea la culpable de los relojes. "Si reemplaza el mecanismo de accionamiento en los relojes por un mecanismo suave, es decir, un mecanismo que no aplica impulsos [discretos] a los relojes, aún se puede observar la sincronización", dice. En lo que a él respecta, "la sincronización de Huygens ... está lejos de resolverse".
