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jueves, abril 26, 2007

Brainiac: ¿Dónde está la ciencia?

Hace unos días, leí una entrada en Curioso Pero Inutil (CPI para los amigos, blog que recomiendo encarecidamente) sobre un nuevo programa de Cuatro, llamado Brainiac, en el que se suponía hablaban de ciencia de forma divertida (aunque a mí, ese nombre siempre me evocara a cierto archienemigo del Hombre de Acero). Tanto el trailer como los comentarios a la propia entrada, me hicieron sospechar que lo de la «ciencia» era sólo un reclamo y una excusa para un programa donde lo que prima es la espectacularidad, la «tecnología de moda», y el... ¿cómo podría llamarlo? ... el «guayísmo» (pido perdón a los puristas de letras, por la espantosa palabra). Tras el primer programa (que no vi), los comentarios en dicha entrada de CPI confirmaron mis temores. Pero para formarse una opinión de algo, hay que conocerlo, así que, movido sobre todo por la curiosidad, el pasado fin de semana vi el segundo programa.

Efectivamente, ciencia, muy poquita. La mayoría de secciones consistían en «experimentos» más o menos espectaculares o divertidos (o esa era la intención), sin ninguna explicación de por qué ocurría lo que ocurría. Eso en el mejor de los casos, ya que en otros, simplemente el supuesto experimento no podía calificarse como tal.

El primero que vi (el programa ya había empezado cuando me senté delante de la tele) consistía en averiguar si era mejor una maleta cara o una maleta barata. Para ello, cogieron tres maletas, una barata (pequeña y blanda, de esas de tela o plástico), otra normalita (más grande y rígida), y otra cara (más grande todavía, y también rígida), y las llenaron con diversos objetos, algunos de ellos frágiles, como una botella (creo que de vino), un botijo y un portarretratos (con cristal, claro). Desde una avioneta, lanzaron las tres maletas (por separado), y comprobaron los restos. La cara había quedado bastante destrozada, así como su contenido. La normalita se había roto menos, y la botella estaba intacta. Y la más barata, estaba también bastante machacada, pero la botella y el portarretratos estaban bien. Conclusión del presentador: es mucho mejor comprarse una maleta barata. Así, sin más.

Un experimento de ese tipo, con un único lanzamiento por tipo de maleta, no sirve de nada, ya que en la caída intervienen muchos elementos aleatorios e incontrolados. Aunque todos se realizaron más o menos a la misma altura, a la misma velocidad y sobre el mismo punto, es imposible reproducir todas las variables en cada lanzamiento. La maleta podía caer sobre el duro asfalto de la pista o sobre la tierra de los lados. Podía caer sobre una cara, una arista o un vértice. La disposición del contenido podía ser diferente en todas ellas (sobre todo, por la distinta geometría y tamaño). De hecho, en la caída de la maleta más barata, ésta se abrió al golpear el suelo, dispersando el contenido en todas direcciones. En la repetición a cámara lenta se podía ver claramente como la botella salía disparada dando vueltas, alcanzando cierta altura, y cayendo nuevamente al suelo. Así que la maleta hizo bastante poco por proteger la botella, quedando intacta por puro azar. Ni siquiera aventuraron alguna hipótesis, como si era preferible que la maleta fuera blanda o rígida, o si era preferible que el contenido esté muy apretado.

Varios de los experimentos tenían esa misma carencia: falta de rigurosidad o control. Así, en un vídeo de la versión inglesa del programa, dos hombres participaban en una competición de obstáculos y pruebas de hablidad (algunas bastante ridículas). Uno de ellos respiraba periódicamente una mezcla enriquecida en oxígeno, y el otro no. El del oxígeno ganó la prueba, y sacaron como conclusión que la hiperoxigenación ayuda a realizar ciertas tareas. Una conclusión precipitada, ya que podía ocurrir que el ganador hubiera vencido igualmente en igualdad de condiciones, simplemente por tener más habilidad innata. En un experimento que intente ser medianamente válido, deberían haberse utilizado muchas personas, compitiendo varias veces al lo largo de varios días, a veces hiperoxigenadas, y a veces no.

En otro experimento, ponían a una señora detrás de una mampara transparente, y debía controlar el parpadeo involuntario ante varios estímulos, como lanzarle un balón a la cara o arrojarle un cubo de agua. Al final, la señora parpadeo una vez cuando un chico sobre un monopatín, parecía que la embestía. Según el presentador, habían demostrado que es imposible controlar ese parpadeo. ¿Con un único sujeto han demostrado algo?

Lo mismo cuando cogieron a dos gemelos para desmitificar una afirmación que pulula por ahí, que dice que ver una mujer desnuda durante 15 minutos, equivale a realizar una actividad física (como correr) durante ese mismo tiempo. Aquí, al menos utilizaron a dos gemelos (para que las condiciones de partida fuesen similares), y comprobaron las pulsaciones de ambos antes del experimento, en el que uno debía correr sobre una cinta, y el otro disfrutar del espectáculo de una stripper en vivo (que la cámara no captó en su totalidad, tranquilos). Independientemente del resultado (al gemelo corredor le subieron las pulsaciones muchísimo más que al «voyeur», como era de esperar), es bastante evidente que la presencia de gente observándote, cámaras y focos, necesariamente altera el resultado de un experimento donde hay un componente psicológico importante.

Además de la poca fiabilidad de los experimentos, los presentadores afirmaban constantemente que habían demostrado algo. Pues bien, en el mundo de la ciencia experimental (es decir, todas las ciencias, salvo las matemáticas), no se demuestra nada, salvo la falsedad de una hipótesis. Algo que mucha gente no tiene claro, es que una teoría científica nunca se puede demostrar, y sí refutar. Los experimentos pueden confirmar una teoría, y darle más peso a medida que cada vez más experimentos la corroboran. Pero basta uno sólo que la contradiga (bien hecho, y con controles, eso sí), para rebatir la teoría. De hecho, se suele decir que una teoría no puede considerarse científica si no podemos imaginar un experimento capaz de refutarla. Así, el test de las pulsaciones de los gemelos, sí podría demostrar la falsedad de la hipótesis (si el experimento hubiera sido más controlado), pero el de la señora que no debía parpadear, no demostró nada.

Aunque creo que lo más sangrante fue que en muy contadas ocasiones, explicaban la física detrás de lo que nos enseñaban. Así, en uno de los experimentos, pusieron a un gordo y a un flaco en una pista de hielo, a -5 ºC, para ver quién mantenía mejor su temperatura corporal. Hubiera sido un buen momento para explicar algo sobre la propagación del calor, y cómo una persona obesa conserva mejor el calor debido a las capas de grasa. Pero no. Se limitaron a poner a los tíos ahí, y a medir la temperatura al principio y al final.

Sucedió lo mismo cuando construyeron unos cohetes de agua. Cogían unas botellas y garrafas llenas de agua, a las que se les iba metiendo aire a presión. En un momento dado, la presión del aire era suficiente para hacer saltar el tapón y expulsar el agua, propulsando la garrafa. Pero no explicaron nada de nada. Ni por qué el agua salía disparada, ni por qué la botella se propulsaba de esa manera, ni por qué era necesaria el agua y no bastaba con el propio aire, ni un diagrama, ni esquema, ni nada. Es más, en el último «lanzamiento» utilizaron varias garrafas muy grandes sujetas entre sí, y un muñeco atado a ellas. La altura acanzada fue mucho menor que en los casos de garrafas sueltas, y dijeron que era por lo poco aerodinámico que era el muñeco. Pues no. La altura alcanzada fue menor por que la relación entre la masa de empuje (el agua) y la masa de carga (el «peso muerto», para entendernos) era menor. Es decir, en una botella o garrafa sola, la masa del agua expulsada es mucho mayor que la del «cohete» (la botella vacía); sin embargo, en el caso del muñeco, hay una cantidad considerable de masa que no es utilizada para proporcionar empuje (el muñeco).

Otra oportunidad desperdiciada sucedió cuando enseñaron un segway (un vehículo de esos de dos ruedas en los que se va de pie, y no, no me refiero a una moto). Uno de los presentadores mencionó de pasada que funcionaba gracias al principio de un giroscopio, y mostró fugazmente uno (un giroscopio), para luego pasar a una absurda carrera de segways con los presentadores disfrazados de romanos. Ese tiempo podrían haberlo empleado mejor en enseñarnos cómo funciona un giroscopio (como en el video de hace unos meses en CPI), o explicar más en detalle cómo se sostiene el segway. Mencionaron que un giroscopio se opone a que su eje de rotación cambie, por lo que uno podría pensar que el vehículo no se cae porque el propio giroscopio lo impide; pero en realidad, los giroscopios del segway actuan sólo como sensores, y el pequeño ordenador incorporado utiliza esa información para mantener el equilibrio, con los propios motores de las ruedas.

En otra ocasión, disparan contra un chaleco antibalas para ver si es verdad que funciona, utilizando una pistola, un rifle, y un arco de competición. Podrían haber explicado por qué el disparo de un rifle es más dañino que el de una pistola. O si tiene más energía cinética una bala o una flecha (la bala tiene menos masa pero más velocidad). O los efectos que puede tener el impacto sobre la persona que lo lleve, a pesar de la protección (en las pelis vemos que el héroe de turno cae al suelo y le cuesta respirar durante unos segundos). Pero no.

Me dejo cosas, pero en casi todos los casos ocurría lo mismo: pruebas sin demasiada rigurosidad y nulas explicaciones del fenómeno que vemos. La única excepción fue cuando explicaron por qué es imposible abrir un paraguas debajo del agua. Pero el resto... divulgación cero. En fin, una buena idea desperdiciada (porque la idea en sí, es buena, y ahí está El mundo de Beakman para demostrarlo).

jueves, abril 19, 2007

Inundación

Esta semana y la anterior, pusieron una miniserie británica titulada Inundación, en la que una terrible tormenta provoca varias inundaciones, incluyendo una en en el mismísimo Londres. Más o menos al principio, unos meteorólogos explican el mecanismo de lo que llaman «marea de tormenta». Como supongo sabéis (por el cole y por las previsiones meteorológicas de la tele), una borrasca es una zona de baja presión atmosférica, y suele asociarse al mal tiempo y fuertes vientos. Según los personajes de la serie, la baja presión sobre el agua crea un efecto de succión, que eleva localmente el nivel del mar, fenómeno que puede resultar catastrófico si coincide con una marea alta. Esta explicación, sin ser del todo errónea, tampoco es totalmente correcta, y puede inducir a error.

El hecho de que sólo se mencione la baja presión como causa de la elevación del nivel del mar, puede llevar a pensar que la presión atmosférica «mantiene» el nivel del mar en su sitio, y si aumenta o disminuye, el nivel baja o sube. Siguiendo este razonamiento podemos pensar que si la presión atmosférica descendiera de forma global, o incluso desapareciera, el nivel del mar subiría en todo el planeta. Pero eso no es así en absoluto. Los líquidos (y el agua no es ninguna excepción) son incompresibles, es decir, no se pueden comprimir, o dicho de otro modo, su volumen permanece constante ante los cambios externos de presión (no así ante los cambios de temperatura, pero eso es otra historia).

Pero he dicho que la explicación no es totalmente errónea ¿Por qué? Porque las diferencias de presión en una zona, sí pueden modificar de forma local el nivel del mar. Recordemos primero un poco de hidrostática. Por un lado, en el seno de un líquido, la presión de éste aumenta con la profundidad. Esto es algo que todo el que haya buceado un poco (aunque sea en una piscina), habrá comprobado. Podemos pensar que, de alguna manera, el «peso» del agua aumenta, puesto que tenemos más agua encima. De hecho, la presión se define como fuerza dividido entre superficie (P=F/A), y el peso es una fuerza.

Por otro lado, el Principio de Pascal nos dice que el incremento de presión aplicado sobre la superficie de un líquido, se trasmite a cada una de las partes del mismo. Es así como funciona un freno hidráulico, como el de los coches (o al menos, así era antes; ahora con tanta electrónica, no se si se sigue utilizando este sistema): al empujar el pedal del freno, ejercemos una presión sobre el líquido de frenos contenido en unos tubos, que se propaga hasta los discos de freno de las ruedas. El área del émbolo del pedal es más pequeña que el área que empuja los discos. Como la presión es la misma, la fuerza en los discos es mayor que la fuerza ejercida por nuestro pie (tanto, que puede detener un coche de varios cientos de kilos).

esquema de un barómetro de mercurio, consistente en un tubo de ensayo invertido sobre un recipiente lleno de mercurio

En el colegio también nos enseñaron, más o menos, cómo funciona un barómetro de mercurio. Tenemos un tubo de cristal, cerrado por arriba y abierto por abajo, lleno de mercurio (sin aire), y lo colocamos sobre una recipiente abierto, lleno también de mercurio. En el seno del mercurio, la presión es igual para todos los puntos situados a la misma altura. Eso quiere decir que la presión en la superficie del mercurio, en el recipiente abierto, es igual a la presión en el tubo, a esa misma altura. Es decir, la presión atmosférica es igual a la presión ejercida por el mercurio del tubo, que esté por encima de la superficie. Si en el tubo hay un poco de aire, la presión de éste se sumará a la del mercurio del tubo, de forma que la altura del mercurio será menor. Si la presión del aire del tubo es inferior a la atmosférica, el mercurio del interior alcanzará más altura que la del mercurio exterior. Si es superior, alcanzará menos altura (suponiendo que sumergimos el tubo lo suficiente). Y si es igual, el nivel del mercurio del tubo estará exactamente a la misma altura que la superficie del mercurio del recipiente abierto.

Pues bien , apliquemos esto a una borrasca sobre el mar. Una borrasca, como ya he dicho, es una zona de bajas presiones, rodeada por presiones más altas. Es algo similar a una depresión geográfica, pero con presiones en vez de alturas. En el centro de la borrasca, la presión es baja, y a medida que nos alejamos, la presión sube. Al igual que ocurría con barómetro de mercurio, el agua alcanza un nivel más elevado cuanto menor es la presión, formándose una especie de protuberancia. Pero es fundamental darse cuenta de que esto ocurre por la diferencia de presión entre la borrasca y su entorno, no por la la baja presión en términos absolutos.

Dibujo que muestra una elevación de agua debida al viento, supuerpuesta a otra debida a la diferencia de presión. La elevación correspondiente al viento aparece mucho más grande.

Otro detalle importante a tener en cuenta, es que el efecto mencionado, no es el determinante en una marea de tormenta (o marea ciclónica, o marejada ciclónica). Infuyen otros factores, entre los cuales el viento es el más importante. En la serie, sin embargo, los meteorólogos exponen el fenómeno de «succión» por bajas presiones, como única causa de la elevación del nivel del mar.

lunes, abril 09, 2007

Planetas en sistemas binarios

La semana pasada, ojeando un poco las noticias, me encontré con una relativa al descubrimiento de sistemas planetarios con dos soles. Como suele ocurrir cada vez que una noticia sobre astronomía aparece en medios no especializados, se comenten varios errores de bulto. En El Mundo, por ejemplo, aparece el titular: El telescopio 'Spitzer' descubre sistemas planetarios con dos soles, lo cual no debería ser una noticia, ya que hace tiempo que se han descubierto algunos. Luego sigue:

WASHINGTON.- El telescopio espacial 'Spitzer', de la NASA, ha descubierto innumerables sistemas planetarios con dos soles, según ha informado el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL).

¿Innumerables? ¿De verdad que ha descubierto innumerables sistemas? Leyendo un poco más adelante vemos que no:

En el universo "podría haber incontables planetas con dos o más soles", añadió Trillin.

Ah, no. podría haber, que es algo muy diferente a afirmar que se han descubierto. Una cosa es elaborar hipótesis, y otra comprobar empíricamente un hecho. El País lo explica algo mejor:

Según ha informado hoy la NASA, las imágenes del espacio profundo reveladas por el Spitzer desde su órbita terrestre revelan la existencia de sistemas planetarios -compuestos por cinturones de asteroides, cometas y posibles planteas- son como poco tan abundantes en sistemas con dos estrellas en su centro como en los casos de sistemas que, como el nuestro, giran en torno a un único sol.

Nótese que se dice «posibles planetas». Posibles. Lástima que lo estropeen con el sensacionalista titular de la noticia: 'Tatooine' existe. ¡Toma ya! ¿Cómo? ¿Que hay alguien que no sabe qué es eso de Tatooine? No pasa nada, ya que el igualmente sensacionalista titular de Astroseti lo deja más claro: La NASA encuentra el planeta de Luke Skywalker.

Como siempre, para «desfacer el entuerto», hay que dirigirse a la fuente original. La verdad hay que decir que aquí, el propio Jet Propulsion Laboratory tiene parte de culpa, ya que en la nota de prensa se menciona al famoso Tatooine, e incluso se incluyen un par de imágenes de La Guerra de las Galaxias (la primera). Pero si leemos todo el texto, vemos cuál es la verdadera noticia.

Veamos, como bien dicen casi todas las noticias (no hay mucha posibilidad de error en la frase), la NASA ha descubierto (a lo largo de varios años, claro) unos 200 planetas extrasolares, es decir, planetas que no están en nuestro Sistema Solar, sino orbitando alrededor de otras estrellas. De esos 200, unos 50 (la cuarta parte) se encontraban en sistemas binarios, es decir, con dos estrellas (con la posible excepción de HD 188753 Ab, que de confirmarse, sería un planeta en un sistema triple). En todos los casos, la separación entre las estrellas es bastante grande, normalmente superior a las 1.000 UA. Para hacernos una idea, La Tierra está a aproximadamente a 1 UA del Sol, Plutón a casi 40 UA, y la Nube de Oort a unas 100.000 UA.

La no detección de demasiados planetas extrasolares en torno a sistemas múltiples, podía deberse a que fueran menos numerosos, o a los métodos de detección utilizados, que son de más fácil aplicación en sistemas de una estrella. Veréis, puesto que las estrellas distintas de nuestro Sol se encuentran a distancias enormes (varios años luz, o centenares o miles de ellos), es bastante difícil detectar la luz reflejada de planetas extrasolares. Por ello, las detecciones suelen basarse en observaciones indirectas, como la oscilación de una estrella en torno a un punto (debido a la gravedad del planeta, algo que expliqué hace algún tiempo), o si hay suerte, observando un tránsito sobre la estrella (el planeta pasa por delante de ella, desde nuestra perspectiva, atenuando su luminosidad). Parece fácil de ver que en sistemas múltiples será más difícil discernir si estas perturbaciones son debidas a las propias estrellas, o a un planeta.

Hace casi un año, expliqué cómo se forma un sistema planetario. De forma resumida, todo comienza a partir de un gran disco de polvo que da vueltas alrededor de la estrella, llamado disco de acreción. En este disco se van formando «grumos», que por su propia gravedad, atraen más polvo de los alrededores, hasta formar objetos de mayor tamaño. En sistemas múltiples, no se sabe muy bien cómo afecta la gravedad de estrellas tan próximas en la formación de estos discos. Puesto que sólo se habían detectado planetas en sistemas binarios con estrellas bastante separadas, la hipótesis de que estos discos no se formen con estrellas próximas, debido a las perturbaciones gravitatorias, era razonable.

Pero las observaciones del Spitzer han revelado lo contrario. Se han observado 69 sistemas binarios, cuya separación entre estrellas no superaba las 500 UA. Resulta que en el 40% de ellos, se han hallado discos de acreción, lo que supone una frecuencia un poco mayor que la que se conoce para sistemas monoestelares (y sólo un poco). Eso es la noticia. No se han descubierto nuevos planetas en sistemas binarios, sino discos de acreción. Esto es un indicio de que la existencia de planetas en sistemas binarios es tan común como en sistemas monoestelares. Pero sólo eso. Un indicio. Puede que los discos formen planetas, o puede que no. Ahora habría que intentar confirmar o refutar esta hipótesis, buscando planetas en sistemas binarios.

Así que el error en la mayoría de los medios ha sido doble. Por un lado, no se han detectado planetas, sino discos de acreción. Por otro lado, sólo son un poco más numerosos en sistemas binarios que en monoestelares, y esa diferencia podría variar en cualquier dirección si aumentamos las observaciones, ya que 69 sistemas no parece una muestra muy representativa.