Los globos de helio NO pueden arder, ni siquiera en Armenia

Por diversas cuestiones de índole personal, tenía el blog un poco aparcado. Pero una noticia reciente me ha hecho volver. No podía ser de otra manera. Según me entero por Mapaprensa, y por un mail de uno de vosotros, en un evento electoral en Armenia, unos globos de helio explotan en llamaradas, provocando 140 heridos. Pero hay un pequeño problema con esta noticia. El helio no es inflamable.

En nuestra infancia, el profesor de química nos enseñó que entre los muchos elementos químicos que existen, hay un grupo al que se denomina «gases nobles». Corresponden al grupo 18 de la tabla periódica (VIIIB si sois de mi quinta), esto es, la columna de más a la derecha. Estos elementos tienen una característica común muy interesante: son inertes, esto es, su reactividad es muy baja, o dicho de forma mucho más sencilla, es difícil que formen parte de una reacción química. Eso quiere decir que no pueden formar parte de una combustión, por ejemplo.

El motivo de su baja reactividad también nos lo explicaron en el cole. Los átomos están formados por un núcleo y varias capas de electrones. Sólo la última capa de electrones es relevante en los enlaces químicos, y por tanto, afecta a la reactividad del elemento. Es la llamada capa de valencia. La distribución de las capas de electrones puede ser algo complejo, pero en el colegio nos lo simplificaban de la siguiente forma: para que la capa de valencia esté completa se necesitan 8 electrones, excepto en el caso de sea la única capa (hidrógeno y helio) que se completa con 2. Esta simplificación es suficiente para entender el siguiente paso: un átomo tiene a combinarse con otro para completar su capa.

Veamos un ejemplo (que también se enseña en el colegio). El hidrógeno tiene sólo un electrón, y necesita otro para que su capa de valencia tenga dos. El oxígeno, por otro lado, tiene 6 electrones en su capa de valencia, y necesita 2 para completarla. Por tanto, un átomo de el oxígeno reaccionará fácilmente con dos de hidrógeno, formando una molécula, para compartir electrones de la capa de valencia. El átomo de oxígeno comparte un electrón con cada átomo de hidrógeno, y estos a su vez comparten su único electrón con el oxígeno. Así, con 4 electrones compartidos en total, la capa de valencia del átomo de oxígeno tiene 8 electrones, y la de cada átomo de hidrógeno tiene 2, formando un compuesto estable por todos conocido: H₂O (agua).

Pero resulta que los gases nobles ya tienen su capa de valencia completa. El helio tiene 2 electrones (sólo tiene una capa), y el resto tienen 8 electrones en dicha capa. No «necesitan» combinarse con nadie (los nobles no se mezclan con la plebe). Es por ello que son inertes (aunque si «forzamos» las condiciones, podrían reaccionar y formar un compuesto; pero no es el caso). Además, el helio concretamente, es de los más inertes de su selecto grupo. El helio no es inflamable. No arde. Es químicamente imposible.

¿Y esas llamaradas que se ven en el vídeo? Bueno, pues es evidente que los globos no estaban hinchados con helio. Para que un globo flote, y no caiga por su propio peso, debe estar inflado con un gas menos denso que el aire, de forma que el globo y el gas de su interior, pese menos que el mismo volumen de aire. Hay dos gases que cumplen con este requisito: el helio y el hidrógeno. El helio, al ser inerte, es una elección perfecta, ya que es seguro utilizarlo. Sólo tiene un pequeño inconveniente: es caro. El hidrógeno es más barato, pero tiene un inconveniente aún mayor: es altamente inflamable, lo que lo convierte en una elección peligrosa. De hecho, el trágico accidente del Hindenburg, del que se cumplió su 75º aniversario el pasado domingo 6 de mayo, fue causado en parte por el hidrógeno de su interior. Irónicamente, el diseño inicial contemplaba el uso de helio, pero lo alemanes no podían disponer de él a causa un embargo.

Si las llamaradas del accidente en Armenia fueron causadas por los globos, entonces éstos no estaban rellenos de helio. Parece razonable suponer que se usó hidrógeno en su lugar, lo que explicaría las llamas, y daría una mejor noticia a un buen periodista que quisiera aprovecharla.

Babylon 5: Energía vital

Hoy vamos a retroceder en el tiempo, y voy a recuperar mi serie favorita de televisión: Babylon 5. En uno de los episodios de la primera temporada, la trama gira en torno a una máquina alienígena, cuya función es la de traspasar la energía vital de un ser vivo a otro. Se nos explica que la finalidad original del aparato era la ejecución de sentencias de muerte, aunque los personajes la utilizan para curar, a costa de debilitar al generoso donante de «energía vital». Esta máquina aparecerá en posteriores episodios, llegando a ser fundamental en el destino de algunos protagonistas.

Bueno, la energía vital (o fuerza vital, o impulso vital o el nombre que se le quiera dar) simplemente no existe. Nuestra salud no depende de que tengamos más o menos energía vital, sino de complejas reacciones bioquímicas. Cuando tenemos una dolencia, simplemente nuestro cuerpo tiene una avería o sufre un sabotaje, que afecta al correcto funcionamiento del mismo. Así por ejemplo, la anemia no es resultado de una pérdida de ninguna energía vital, sino de una disminución de nuestros glóbulos rojos. Si tenemos una enfermedad infecciosa, no necesitamos recibir esa supuesta energía, sino eliminar de nuestro cuerpo los microorganismos que la causan (cosa que suele hacer nuestro sistema inmunitario). Si nos hacemos un corte severo, no se nos escapa la energía vital, sino la sangre (y si perdemos demasiada, necesitamos una transfusión de este líquido, no de esa energía). En fin, que cuando tenemos una afección, hay que encontrar la causa y actuar sobre ella. Y esa causa puede ser muy diferente según el caso. Es obvio que no es lo mismo una hemorragia que una infección, y requieren tratamientos diferentes.

El concepto de energía vital viene de la antigüedad, cuando los pensadores y filósofos no podían explicar por qué los seres vivos estaban vivos. ¿Qué diferenciaba un objeto inerte o una máquina de un ser vivo? ¿Por qué necesitamos respirar? ¿Por qué morimos? O mejor aún ¿qué le ocurre a nuestro cuerpo cuando morimos? La única explicación posible era algún tipo de fuerza desconocida que animaba los seres vivos.

La química moderna ha ido explicando poco a poco todo aquello que se atribuía a esa misteriosa fuerza vital, hasta descartarla por completo. Pensemos en un ejemplo aparentemente sencillo, de esos que nos enseñaron en el colegio. ¿Por qué necesitamos comer y respirar? Pues para que en las mitocondrias de nuestras células, el carbono que ingerimos se combine con el oxígeno que respiramos, produciendo energía. En realidad, las cosas no son así de simples. Para que esto ocurra, son necesarios otros procesos, como las reacciones que sufren los alimentos a lo largo del aparato digestivo para poder ser asimilados, o la combinación del óxígeno con la hemoglobina de la sangre para llegar a la célula. Además, a la célula no llegan átomos de carbono sueltos, sino formando parte de moléculas orgánicas, por lo que el proceso global es bastante complejo (echadle un ojo a un gráfico del ciclo de Krebs sin marearos; si eres bioquímico, no vale). La energía que desprende la reacción del carbono y el oxígeno no tiene nada que ver con el concepto de energía vital. De hecho, la energía desprendida se usa inmediatamente en otras reacciones químicas, formando moléculas que almacenan esta energía como si fueran pequeñas baterías (como el ATP), y que serán utilizadas en otra reacción química futura, cuando sea necesario. Como veis, algo muy complejo, pero explicable en términos químicos.

«Ya , pero es una máquina alienígena, de una especie muy avanzada y desconocida». Sí, pero las leyes físicas son las mismas para todos. Aunque el médico protagonista no alcanzara a entender como funciona el aparato, nunca debería haber recurrido a la fuerza vital como posible explicación. Más bien tendría que haberse preguntado cómo puede funcionar con una especie diferente a para la que fue diseñado, cómo diagnostica y cura una variedad casi ilimitada de afecciones, y por qué debilita al «donante».

MalaCiencia cumple 7 años

Pues si, ya van siete años. Siete. Hay que ver cómo pasa el tiempo. Un día como hoy, en 2005, publiqué el primer post de este blog, con la declaración de intenciones que todos conocéis. El ritmo de publicación ha bajado un poco, por los motivos que ya sabéis o imagináis (el tiempo, claro). Puede que por eso también hayan bajado un poco las visitas diarias (aunque aún están en torno a 1.000, dependiéndo de la época), o puede que el motivo sea la evolución de la web. El uso de las redes sociales va en aumento, y es posible que los blogs se lean menos (no hay tiempo para todo). Tengo en mente el hacer una página de MalaCiencia en Facebook y en Google+, así como añadir más botones «sociales» a este blog (de momento, solo hay un tímido «twittear»), aunque antes quisiera actualizar la plantilla de Blogger para poder usar características que me estoy perdiendo. Bueno, en todo se andará.

Y como es costumbre, la tradicional reflexión. Con la actual crisis económica, estamos viendo recortes y tijeretazos por todos lados. Seguro que podríamos estar horas y horas discutiendo sobre si es o no necesario, sobre la mejor manera de gestionar la crisis, o sobre qué se debe hacer con el dinero público. Pero como este blog trata de lo que trata, os diré de dónde, seguro, no se debe recortar: la investigación científica.

Los habituales de este blog recordaréis que ya más de dos años se empezó con los recortes en ciencia, y participé en una iniciativa en contra. Las cosas han ido a peor, siendo el caso que más conozco el del CIPF, por afectar a una conocida bloguera. No voy a repetir otra vez la historia de Faraday, pero sí el dicho que me viene a la cabeza con cada recorte en ciencia: «pan para hoy y hambre para mañana».

Y es que, aunque la ciencia cuesta dinero, no es un gasto, sino una inversión. A largo plazo, pero inversión al fin y al cabo. La investigación en ciencia puede facilitar el desarrollo de una nueva tecnología, que debidamente patentada, generaría dinero. Y si uno es altruista y no quiere ganar dinero con algo que considera debería ser de acceso universal, al menos no pagará la patente de otro.

Por otro lado, los jóvenes científicos se ven obligados a intentar encontrar trabajo en el extranjero. Formar a una persona en la universidad cuesta dinero, y en la universidad pública, parte de ese dinero viene de todos. Así que estamos invirtiendo en la formación de personas que luego van a trabajar a otro país, donde su trabajo dará frutos. Es decir, estamos regalando dinero a otros países. ¿No sería mejor recuperar esa inversión? Bueno, ahora que lo pienso, espero que no me lea algún político y decida que la solución sería eliminar también el gasto de la universidad pública.

Recortar en investigación científica por motivos económicos es un grave error, cuyas consecuencias sufriremos. Quizá no este año, ni el que viene, pero lo haremos, y durante mucho tiempo (no-premio a quien identifique la cita original).

Otra vez con los neutrinos: cuando la mala ciencia y la mala prensa se unen

¿Os acordáis de los famosos neutrinos de hace unos meses, que parecían viajar más rápido que la luz? Bueno, parece que se han descubierto dos posibles causas que podrían haber alterado el resultado final, aunque aún necesitan confirmarlo. Sin embargo, eso no impide a los medios de comunicación hacer afirmaciones categóricas, básicamente diciendo que todo fue un error por culpa de un cable suelto. Gracias a un tweet de Shora (a la que algunos conoceréis por el blog Med Tempus) he llegado a una entrada de Amazings donde reproducen la versión del ¿informativo? de Antena 3. Vedlo, por favor:

¿Por dónde empezar? Imagino que por el principio. Nada más comenzar, al referirse al neutrino, se dice literalmente:

Lo bautizaron como la partícula de Dios y afirmaron que podía viajar más rápido que la luz.

Bueno, esto es lo que se conoce normalmente como «oír campanas y no saber dónde» o también «mezclar churras con merinas».

Veamos, el apelativo «partícula de Dios» nunca se ha aplicado al neutrino, sino al también famoso (por otro motivo) bosón de Higgs. Estas dos partículas no tienen nada que ver, salvo el hecho de ser partículas elementales. Para empezar, el neutrino es una partícula bien conocida y observada desde hace décadas, mientras que el bosón de Higgs aún no se ha observado (de momento, su existencia es una hipótesis). El neutrino tiene una masa pequeñísima, incluso en el contexto del mundo subatómico. De hecho, durante un tiempo se creyó que no tenía masa, como el fotón. Por el contrario, la masa estimada del bosón de Higgs es enorme, mayor que la de un átomo de hierro. Además, el neutrino es un fermión, es decir, una partícula que forma parte de la materia (como el electrón), mientras que el bosón de Higgs, como su nombre indica, es un bosón, es decir, una partícula mediadora de interacciones (como el fotón). En caso de existir, el bosón de Higgs sería el responsable de la existencia de la masa (concretamente, la masa inercial, es decir, la cualidad de la materia de oponer resistencia a las variaciones de movimiento).

Seguimos. Un poco más adelante se oye la siguiente perla:

Lo dijo Albert Einstein hace 107 años: Nada puede viajar más rápido que la luz, ya que hacerlo significaría ir hacia el pasado, y así lo dejó plasmado en su teoría de la relatividad.

Bueno, el motivo de que nada con masa real mayor que cero (no olvidemos este importante matiz) pueda superar la velocidad de la luz, no tiene nada que ver con viajes en el tiempo. Resulta que al aumentar la velocidad de un cuerpo, su masa parece aumentar también (nuevamente, hay cosas que matizar). Esto implica que para obtener la misma aceleración, necesitamos ejercer una fuerza mayor, y por tanto, necesitamos aportar más energía que antes. A velocidades cercanas a la de la luz, un pequeño incremento de velocidad, necesita una enorme aportación de energía. Si quisiéramos acelerar un objeto hasta alcanzar la velocidad de la luz, necesitaríamos una cantidad infinita de energía.

Lo del tiempo sin duda viene por la famosa dilatación temporal. Para un objeto en movimiento, el tiempo transcurre más despacio que para uno en reposo (aunque nuevamente habría que matizar un poco las cosas). Cuanto mayor es la velocidad, más lentamente transcurre el tiempo, llegando a detenerse al alcanzar la velocidad de la luz. Extrapolando, uno puede llegar a la conclusión de que si viajara más rápido que la luz (que no es posible), el tiempo transcurriría hacia atrás. Lo cierto es que en las ecuaciones de la relatividad especial, si calculamos dicho tiempo nos sale la raíz cuadrada de un número negativo. No es exactamente lo mismo, y de hecho, nadie puede estar seguro ni siquiera de si tiene sentido físico un tiempo imaginario.

Otro detalle destacable, aunque tal algunos consideren que es hilar demassiado fino, es el mostrar un par de veces en el vídeo, la conocidísima fórmula E=mc². Sí, es la fórmula más conocida de Einstein, y sí, forma parte de la relatividad especial. Pero esa fórmula lo que muestra es la equivalencia entre masa y energía. Masa y energía son aspectos diferentes de una misma cosa, de forma que la masa puede transformarse en energía y viceversa. No es algo que tenga mucho que ver con el que la velocidad de la luz sea un límite insuperable.

Lo que sigue podría considerarse más mala prensa que mala ciencia, pero con permiso de Josu, comentaré varios errores más. Antes de continuar, hay que tener claras algunas cosas del experimento de los neutrinos. El experimento recibe el nombre de OPERA (Oscillation Project with Emulsion-Racking Apparatus), y es una colaboración entre el CERN (en Suiza) y el LNGS (Laboratori Nazionali del Gran Sasso, en Italia). El experimento consiste básicamente en que el CERN produce un haz de neutrinos que dirige hacia el LNGS, donde es analizado. Para ello, el CERN utiliza el SPS (Super Proton Synchrotron), que es uno de los aceleradores de partículas que tiene el CERN. El fin del experimento no es saber si los neutrinos violan la relatividad, sino estudiar la oscilación de neutrinos, que es un fenómeno mediante el cual los neutrinos cambian. Hay tres tipos de neutrinos, electrónico, muónico y tauónico, y cualquiera de ellos puede transformarse de un tipo a otro, de forma espontánea (es algo que comenté hace tiempo, por otro motivo). Es decir, y para que quede claro, el LHC (el famoso acelerador del CERN que, según algunos, iba a destruir el mundo) no tiene nada que ver con el experimento de los neutrinos.

Una vez aclarado esto, sigamos. Se menciona en dos ocasiones la «euforia» de los científicos con el descubrimiento, e incluso se muestra un vídeo con unos señores aplaudiendo felices. Bien, esto es una falsedad. No hubo tal euforia, y eso es algo muy sencillo de comprobar, revisando las noticias publicadas en su momento. Se habla de sopresa, de descubrimiento inesperado, de escepticismo y necesidad de revisión, e incluso algunos medios se atreven a mencionar que es un hallazgo «incómodo» (de hecho, este último detalle lo comenté en su día). El vídeo de los científicos aplaudiendo no corresponde en absoluto al OPERA (el experimento de los neutrinos, recordad), sino al llamado LHC First Beam, esto es, la primera vez que un haz de partículas circuló por el LHC, el 10 de septiembre de 2008. De hecho, si os fijáis bien, cuando la cámara muestra unas pantallas antes de los aplausos, se puede ver parcialmente el cartel con la leyenda «LHC first beam». Es decir, el video no corresponde en absoluto con lo que se está contando.

Se menciona también que debido al descubimiento, «empezó a hablarse de dar respuesta a los enigmas del universo», y nos ponen el fragmento de unas declaraciones de un hombre que habla en inglés. La traducción que oímos es la siguiente: «En 2012 podremos responder a la definitiva pregunta de Shakespeare sobre ser o no ser». Bien, este caballero es Rolf-Dieter Heuer, director general del CERN, y de lo que está hablando en realidad es del bosón de Higgs, a raiz de un experimento que proporcionaba indicios de su existencia, allá por diciembre de 2011. Esta partícula sí que tiene que ver con «los enigmas del universo», aunque esa forma de expresarse me parece demasiado «mística». Prefiero decir que saber si existe o no de esta partícula nos ayudará a comprender mejor el universo. Pero recordad, estamos hablando del bosón de Higgs. Nada que ver con los neutrinos. Otra vez, se mezclan churras con merinas.

Pero es que, además, la declaración de Heuer está fragmentada y fuera de contexto. Si veis el vídeo original en la web del canal de noticias KRQE, podréis escuchar lo que dice en realidad:

There are some intriguing fluctuations. However, we still need that data of the year 2012 to make a definite answer on the Shakespeare's question of the Higgs boson: To be or not to be.

Hay algunas fluctuaciones interesantes. Sin embargo, todavía necesitamos esos datos del año 2012 para dar una respuesta definitiva a la pregunta de Shakespeare sobre el bosón de Higgs: Ser o no ser.

La cosa cambia mucho ¿verdad?

Seguimos. La noticia abre con las siguientes frases:

Un cable suelto da al traste con el experimento que cuestionaba la teoría de la relatividad de Einstein. El descubrimiento de los científicos que avanzaron que los neutrinos eran más rápidos que la luz, pudo ser consecuencia de una chapuza.

Un poco más adelante, continua con algo parecido.

Los científicos han pasado de euforia a una sonora decepción. Han reconocido que todo fue un error de cálculo. La culpa fue de un cable suelto.

Y cerca del final, escuchamos lo siguiente:

Pues va a ser que no. En este comunicado el Centro de Investigación Nuclear CERN de Ginebra ha reconocido hoy que todo fue un error debido a una mala conexión de un cable de fibra óptica, que ha hecho inútiles todos sus experimentos.

Aparte del hecho de que el tono general es de burla, se está proporcionando información falsa. Si vais a la web del CERN, no encontraréis tal declaración. Ni siquiera si buscáis en la sección de notas de prensa. Eso es porque el CERN no ha dicho nada semejante. El comunicado hay que buscarlo en la web del OPERA, y en ningún momento asegura que hubo un error debido a un cable suelto o a una mala conexión (que son cosas diferentes, por cierto). Lo que dice el comunicado es que han encontrado dos problemas que podrían haber afectado al resultado, y que uno de ellos está relacionado con una conexión de fibra óptica. Fijaos en el condicional, y fijaos en la expresión «está relacionado con una conexión». Todavía no saben realmente qué ha ocurrido, y si el resultado es fiable o no. Aunque todo parece apuntar a algún error, en realidad aún no están seguros (bueno, el personal del OPERA no; parece que el redactor de Antena 3 sí que lo tiene muy claro). Por cierto que en caso de descubrirse el error, eso no invalidaría en absoluto todos los experimentos del CERN o del OPERA. Sólo la medición de la velocidad de los neutrinos.

Finalmente, la frase que cierra el vídeo es igualmente falsa y tendenciosa:

Al final 27 km de túneles, una construcción de 1.700 millones de € y 1.500 millones anuales de presupuesto para 2.000 científicos de 24 países, no han podido superar esto, el cerebro de un genio: Albert Einstein.

Bien, las cifras que exponen (al igual que las imágenes que acompañan) son del LHC. Nuevamente meten a este acelerador en algo que no tiene nada que ver. Para el OPERA se usa, como ya he dicho, el SPS (bastante más pequeño), por lo que el coste del LHC es irrelevante (por cierto, que el dato sobre el presupuesto anual, parecido al coste de construcción, me chirría un poco ¿alguien puede aportar algo luz sobre el asunto?). Además, como ya he dicho, la misión del OPERA no es comprobar si Einstein se había equivocado o no, sino estudiar un fenómeno diferente.

Por otro lado, expresiones como el «cerebro de un genio», dan a entender una idea equivocada sobre cómo se desarrolló la relatividad. Einstein, sin duda era una persona extremadamente inteligente, pero no se levantó un día y se le ocurrió la relatividad, así sin más. A Einstein se le puede aplicar la frase atribuida a Newton «Si he logrado ver más lejos, ha sido porque he subido a hombros de gigantes». Los gigantes sobre los que se apoyó Einstein fueron entre otros James Maxwell, en cuyas famosas ecuaciones aparece la velocidad de la luz en el vacío como una constante, Abraham Michelson y Edward Morley, cuyo experimento aportó la evidencia empírica de que la velocidad de la luz es la misma para cualquier observador, y Hendrik Lorentz, cuya transformada matemática nos dice cómo varía el espacio, el tiempo y la masa (relativista) con la velocidad. Con esto no quiero quitarle mérito a Einstein. No creo que nadie pueda dudar de que era un genio. Pero no conviene perder de vista que sin el trabajo anterior de estos otros científicos, no hubiera podido desarrollar la relatividad (ni siquiera se le habría ocurrido hacerlo), y que si no hubiera sido Einstein, tarde o temprano, la habría desarrollado algún otro científico brillante. La ciencia avanza así: ladrillo sobre ladrillo.

Pero lo peor de la frase es el mensaje que transmite: «mirad todo el dinero que se han gastado estos, y no han sido más listos que un sólo hombre». Tal vez yo sea muy retorcido o pesimista, pero esa es la impresión que me ha dado. Y me parece un insulto a los científicos que trabajan en el OPERA (o a los del LHC, ya que la noticia confunde constantemente ambas cosas).

Piraña 3D

Por fin he visto la película Piraña 3D (sí, ya sabéis que me encantan este tipo de pelis), así que voy a comentar algo de lo que algunos de vosotros ya me habíais avisado. En la peli, un movimiento sísmico abre una cueva en un lago, en la que una población de pirañas llevaba atrapada desde épocas prehistóricas, de forma que los bichos salen a buscar comida fresca (es decir, bañistas). Ante la obvia pregunta de cómo han podido sobrevivir durante tando tiempo, sin comida, la respuesta del científico de turno (Christopher Lloyd, que a veces parece no poder librarse de Doc Emmet Brown) es una sola palabra: «canibalismo». Es decir, durante millones de años, generaciones de pirañas se han alimentado de sí mismas.

Los que recordéis el post sobre Matrix, sabréis por qué esto es totalmente imposible. Los seres vivos somos endotérmicos, es decir, consumimos más energía de la que se puede obtener de nosotros. Así de simple.

En el caso concreto de los animales, para «crear» uno y que crezca un poco, necesitamos proporcionarle una cantidad de nutrientes mucho mayor de la que podemos obtener de él si decidimos comérnoslo. Nuestro ecosistema depende de la energía que nos proporciona el sol. Dicha energía permite a las plantas realizar la fotosíntesis y transformar minerales en nutrientes. Los animales hervívoros se comen las plantas, obteniendo nutrientes de ellas, y los carnívoros se comen otros animales. Sin sol, se rompe el primer eslabón de la cadena. Las plantas morirían, y cualquier población animal desaparecería en poco tiempo, aunque se comieran unos a otros. Creo que es bastante evidente que para cualquier especie que podamos imaginar (pirañas incluidas), no bastan los nutrientes de un único ejemplar para alimentar a otro desde el estado embrionario, hasta una edad que permita la reproducción.

Hay otro aspecto en esta historia que también podría ser mala ciencia. Como sabéis, las especies cambian para adaptarse al entorno. Es la famosa evolución. No puedo imaginar un cambio más drástico que quedar aislado del resto del mundo en un entorno cerrado y sin luz. Entonces ¿cómo es que las pirañas prehistóricas no han cambiado en nada? El aislamiento no es una explicación plausible en este caso, ya que no se ha mantenido un ecosistema completo. Sólo están ellas, y entre otras cosas, han perdido la luz, y han cambiado su dieta. A menos que pensemos que en su origen, esa especie ya vivía en esas condiciones.

Capitán América: ingravidez en un avión

Hoy voy a comentar un caso de un poquito buena ciencia, aunque con matices, como veréis más adelante. Se trata de la película Capitán América: El primer vengador (el último superhéroe que nos presentan, antes del estreno de Los Vengadores). La escena en cuestión ocurre al final de la peli, por lo que los que no la hayáis visto estáis avisados (aunque creo que no revelo demasiado de la trama).

Bueno, vamos allá. El enfrentamiento final entre el Capitán América y el Cráneo Rojo se produce en el interior de un gigantesco avión, en pleno vuelo. Durante la lucha, el avión hace un picado y cae (sin piloto), momento en el que los dos antagonistas «caen» al techo, y continuan la pelea durante unos segundos en un ambiente de aparente ingravidez, flotando y aferrandose a salientes para poder desplazarse. Tras unos segundos, Craneo Rojo recupera el control del avión, devolviéndolo a una trayectoria horizontal y estable.

A grandes rasgos, la situación es correcta. Como ya he explicado varias veces, una situación de caída libre es indistinguible de la ingravidez. De hecho, para simular condiciones de ingravidez y entrenar a astronautas, la NASA hace precisamente eso: utiliza un avión (llamado coloquialmente Vomit Comet, por sus efectos sobre algunos estómagos) que realiza ciclos de ascenso y picado, de forma que durante unos 25 segundos está en caída libre, permitiendo a sus ocupantes experimentar ingravidez.

Al principio he mencionado que hay que matizar cosas. Bien, para que el avión esté en caída libre de verdad, debe estar sometido a una aceleración vertical descendente de exactamente el mismo valor que la aceleración producida por la gravedad, esto es, aproximadamente los famosos 9,8 m/s² que nos enseñaron en el colegio. Por un lado, la resistencia del aire ejerce una fuerza sobre el avión que se opone al movimiento, y que es mayor cuanto mayor es la velocidad. Éste es el motivo por el que un objeto en caída dentro de nuestra atmósfera, no está realmente en caída libre, y su aceleración disminuye progresivamente hasta alcanzar una velocidad máxima, denominada velocidad terminal, cuando la fuerza de resistencia del aire se iguala a la atracción gravitatoria. Por otro lado, los motores del avión ejercen una fuerza que lo empuja hacia delante, de forma que si está cayendo en picado, esa fuerza se opone a la resistencia del aire.

Para que un avión caiga exactamente con la misma aceleración que la de la gravedad, un piloto debe estar ajustando constantemente el empuje del motor, para que el vehículo se mueva con la aceleración deseada. Además, cuanto más tiempo pase, mayor será la velocidad, y por tanto, mayor será la reducción de la misma que haya que hacer al estabilizar nuevamente el avión. Y eso supone que, o bien que necesitamos mucho espacio para hacerlo (que se traduce en altura que aún tiene el avión) o bien necesitamos mucha deceleración (lo que se traduce en Ges que deben soportar los ocupantes).

Es por eso que el Vomit Comet no está en caída libre durante todo el picado. En realidad, la situación de ingravidez comienza cuando aún está ascendiendo, trazando una parábola de forma que la deceleración es igual a la aceleración de la gravedad. Al terminar la trayectoria parabólica, comienza a áminorar su caída subiendo el morro, y remonta mediante una parábola invertida (ejerciendo una fuerza de casi 2 G a sus ocupantes) hasta que ha alcanzado nuevamente la altura necesaria para iniciar otro ciclo.

Terra Nova: Infrasonidos y diapasones

Feliz año a todos. Las vacaciones de Navidad han sido un parón en este blog, pero vuelvo a la carga. Y hoy, retomando la serie Terra Nova.

En el episodio 9 (u 8, si se cuentan los dos primeros episodios como uno doble), el principal científico de la colonia explica al comandante que un insecto es atraido por el sonido de una frecuencia muy determinada: 32,8 hercios. Para ello, usa un diapasón, que golpea para hacerlo vibrar. El comandante dice que no oye nada, y el científico le explica que se trata de un infrasonido. La frecuencia está por debajo del rango audible humano, pero algunos insectos, sí que son capaces de oirlo.

Bueno, el rango de frecuencias del oído humano está entre 20 y 20.000 hercios. Por tanto, los 32,8 hercios que atrae al insecto no son inaudibles para el ser humano. Es cierto que el umbral de intensidad sonora necesaria es mayor a esa frecuencia que a otras más intermedias (dicho de otro modo, necesitamos «subir el volumen»), y puede que el comandante, debido a su edad, sea algo duro de oído. Pero eso no quiere decir que la frecuencia sea infrasónica (dicho de otro modo, no es suficientemente grave). La frecuencia corresponde a un sonido audible por el ser humano, y de hecho, en un piano estándar de 88 teclas, las 4 primeras teclas (desde el la_-1 al do₀) corresponden a una frecuencia por debajo de esos 32,8 hercios (los curiosos, pueden ver una tabla completa de teclas y frecuencias en la Wikipedia).

Sigamos. Un diapasón está fabricado para vibrar a una única frecuencia. Se trata de un objeto de una única pieza, en forma de «U», con un pequeño mango. Al golpearlo, las dos varas paralelas de la «U» vibran, y esa vibración se propaga en forma de sonido (de hecho, éso es el sonido). La frecuencia de vibración depende del material del diapasón, y de su geometría exacta (longitud y diámetro de las varas). Es decir, un diapasón no se puede ajustar ni calibrar. Vibra a la misma frecuencia siempre, desde que sale de la fábrica, hasta que se rompe (o casi, ya que los cambios de temperatura pueden hacer variar levemente su tamaño).

Así que uno debería preguntarse ¿cómo es que en Terra Nova hay un diapasón fabricado exactamente a una frecuencia de 32,8 hercios? O mejor aún. Es de suponer que el científico estuvo probando varias frecuencias sonoras hasta llegar al descubrimiento. ¿Lo hizo con diapasones? ¿Tiene miles de diapasones, cada uno ajustado a una frecuencia? ¿O los fue fabricando a medida que los necesitaba? No parece creíble ¿verdad? Lo más lógico es que generara los tonos con un aparato electrónico (un simple oscilador, o algo más sofisticado como un ordenador con el software adecuado).

Hay un detalle sobre el diapasón que no puedo resistirme a comentar, aunque no sea mala ciencia. Como he mencionado, la frecuencia del mismo depende del material y de sus dimensiones. No podemos saber el material del diapasón utilizado por el científico (aunque el golpe suena metálico), pero el tamaño es muy similar a los más habituales que uno puede encontrar en cualquier tienda de música (de hecho, podría asegurar que el tamaño es precisamente ese, por cuestiones prácticas de atrezzo). Y estos diapasones tienen una frecuencia de 440 hercios, que corresponde al la 440 o la₃, que es el la de la misma octava que el do central (hace tiempo, expliqué un poco cómo va esto de las frecuencias y las notas musicales). Como he dicho, no sabemos nada del material, así que no podemos decir que sea imposible un diapasón de esas dimensiones afinado a 32,8 hercios.

Hay otro detalle, que podría ser buena ciencia, pero para el que tengo que desvelar detalles importantes del argumento del episodio, y de la trama de la serie en general. Así que avisados estáis:

SPOILER

El insecto de marras, es utilizado para que un topo de los sextos (los villanos) en Terra Nova, se comunique con ellos. En vez de usar una señal electromagnética que podría detectarse, usan al insecto como paloma mensajera (sí, el insecto es bastante grande). El topo y los sextos usan alternativamente la señal acústica para atraer al insecto mensajero, sin que ningún ser humano se entere. El científico explica que el insecto tiene órganos auditivos en las antenas, y le permite escuchar sonidos a grandes distancias. Bueno, posiblemente un entomólogo tenga algo que decir al respecto, pero el pequeño dato de buena ciencia es que por lo general (aunque depende del medio en que se propage) la atenuación de un sonido es proporcional a su frecuencia. Los sonidos graves se atenuan menos que los agudos, y pueden percibirse a mayores distancias.

Esto es algo que habréis notado, por ejemplo, si habéis estado a determinada distancia de una fiesta ruidosa o un concierto. No podéis distinguir bien los sonidos, pero sí que notáis perfectamente el ritmo de la música, ya que podéis oir un característico «bum, bum, bum, bum». Eso es debido a que la percusión que marca ese ritmo (un bombo, por lo general, o algún sintetizador que lo imite), tiene un sonido de frecuencia muy baja.

Y seguramente también lo habréis notado si algún vecino está viendo una peli con un sistema surround que incluya un subwoofer. A la distancia y volumen adecuados, los sonidos del subwoofer es casi lo único que podéis distinguir.