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viernes, noviembre 11, 2011

Fringe: Atravesando la materia sólida

Hoy le toca otra vez a Fringe. Hay que decir que la mala ciencia no es tan brutal como en otros episodios que he visto, pero creo que es especialmente interesante ya que se trata de algo cuya explicación en la ficción parece plausible, y habrá gente a la que si le preguntaran, no sabría decir por qué no es posible lo que vemos en la serie.

Bueno, en el episodio en cuestión, unos tipos utilizan un aparato extraño (cuya fabricación es objeto de la trama de otro episodio anterior) que hace que la materia sólida pueda ser atravesada. Así, los malos lo utilizan para atravesar las paredes de las cámaras de seguridad de varios bancos, y robar unos artefactos. El científico loco protagonista, Walter Bishop (me encanta este personaje), lo explica recordando que la materia sólida no es tan sólida en realidad: está formada por átomos, entre los que hay espacio. El aparato hace vibrar la materia, de forma que los átomos de un cuerpo sólido puedan pasar entre los del otro cuerpo. Hace una analogía con un soldadito de jugete que se hunde en un vaso relleno de arroz crudo.

Todos sabemos que la materia está constituida por átomos. Y supongo que varios habréis leído que el espacio entre átomos en relativamente grande comparado con el tamaño del propio átomo. Además, el átomo está formado a su vez por partículas. El espacio que hay entre el núcleo atómico y los electrones, es también bastante considerable (comparado con el tamaño del núcleo, claro). La materia, ciertamente, es en su mayor parte espacio vacío. Así que cabe preguntarse ¿por qué entonces parece tan sólida (en el caso de cuerpos en estado sólido claro)? Es obvio que por mucho que empujemos contra una pared, no vamos a conseguir que nuestros átomos pasen entre los de la pared. Vemos y tocamos objetos que no parecen huecos en absoluto. De hecho, en el colegio nos enseñaron el concepto de la impenetrabilidad de los cuerpos (mente limpia, por favor), que nos dice que dos objetos no pueden ocupar el mismo espacio al mismo tiempo. ¿Por qué?

La respuesta corta es: por la fuerza electromagnética.

La respuesta larga es realmente larga, y requiere adentrarnos en la propia naturaleza de la materia. Así que voy a intentar simplificar bastante.

Como sabéis, el núcleo de un átomo está formado por protones, que son particulas con carga eléctrica positiva, y neutrones, que son partículas sin carga eléctrica. Alrededor del núcleo (y relativamente lejos) tenemos a los electrones, que son partículas con carga eléctrica negativa. Como electrones y protones tienen distinto signo, se atraen, de forma que los electrones permanecen alrededor del núcleo, sin «escaparse».

La carga eléctrica de un protón tiene la misma magnitud que la de un electrón (pero de distinto signo, no lo olvidemos), y un átomo tiene tantos protones como electrones, por lo que «visto desde lejos», un átomo es eléctricamente neutro. Pero la «corteza» de todo átomo está formada por partículas con carga del mismo signo, por lo que los átomos no pueden acercarse entre sí tanto como queramos. Si los acercamos mucho, para intentar que se atraviesen mutuamente, llega un momento en el que la fuerza electromagnética de repulsión entre los electrones más externos de cada átomo, nos lo impide. Así que ya tenemos una barrera. Además, aunque superáramos esa repulsión, los propios núcleos atómicos se repelerían también al acercarse, al tener todos el mismo signo. Así que no podemos «entremezclar» dos átomos, así por las buenas.

En las clases de química del colegio nos enseñaron que los electrones de un átomo se distribuían en capas. Además, nos enseñaron también que la última capa suele estar «incompleta» (salvo en el caso de los gases nobles), de forma que los átomos tienden a unirse y formar moléculas o estructuras mayores, compartiendo sus electrones más externos para «completar» esa capa. Así, por un lado, aprendimos el concepto de electronegatividad, que nos indica cómo tiene un átomo de «sujetos» a sus electrones. Un átomo con baja electronegatividad, pierde fácilmente sus electrones más externos, y un átomo con alta electronegatividad, «roba» con facilidad los electrones de su vecino. Por otro lado, en el cole estudiamos el concepto de valencia (que levante la mano el que hiciera un chiste fácil, en clase), y aprendimos que había tres tipos de enlaces: metálico, covalente e iónico.

Un enlace iónico se produce entre átomos de electronegatividad muy diferente. Los electrones de la capa más externa «saltan» del átomo de menos electronegatividad al de más. Al hacerlo, ambos átomos se convierten en iones: uno con más electrones de la cuenta, y otro con menos. Como ya no son eléctricamente neutros, y tienen cargas opuestas, se atraen.

Un enlace metálico se produce entre átomos de baja electronegatividad. Los electrones de la capa más externa «se escapan» y quedan por ahí sueltos. Los átomos quedan cargados positivamente, y los electrones forman una nube que mantiene esos átomos unidos (nuevamente, por atracción eléctrica, al ser los átomos y la nube de distinto signo).

Finalmente, el enlace covalente es un poco más difícil de explicar en estos términos tan sencillos. Los átomos se unen para compartir electrones de su capa externa. Podemos pensar que estos electrones compartidos hacen un papel similar al de la nube de electrones del enlace metálico: están entre los átomos de la molécula, y los atraen, al quedar «un poco cargados positivamente» (pido perdón a químicos y físicos por la excesiva simplificación).

Las moléculas a su vez se mantienen unidas, también debido a la interacción electromagnética. Hace tiempo expliqué el caso particular del puente de hidrógeno en el agua, que es bastante sencillo de entender. Básicamente, ocurre cuando una molécula está formada por hidrógeno y átomos más electronegativos que él. Éstos átomos más electronegativos, al atraer más los electrones compartidos que los de hidrógeno, hacen que la carga eléctrica de la molécula, aunque sea globalmente neutra, se reparta de forma desigual en la misma, teniendo así zonas donde hay más carga eléctrica negativa (los átomos más electronegativos), y zonas donde hay más carga poritiva (los átomos de hidrógeno). Esto hace que las moléculas se atraigan por los «lados» de cargas opuestas, y se mantengan juntas.

Este tipo de enlace no es el único, pero el resto de fuerzas intermoleculares tiene un origen similar: atracción eléctromagnética entre las mismas, al no estar los electrones uniformemente distribuidos, y crear zonas con acumulación de cargas negativas y zonas con acumulación de cargas positivas.

Cuando decimos que los átomos y moléculas están «unidos», en realidad queremos decir que están muy cerca uno del otro, y tienden a quedarse así. Las fuerzas electromagnéticas de los enlaces atraen los átomos, pero recordad que al principio expliqué que los átomos se repelen también si se acercan demasiado. Así que los átomos enlazados están «juntos pero no revueltos», manteniendo un equilibrio entre la atracción y repulsión. Esta situación de equilibrio es similar a la de un muelle: si lo estiras, aparecerá una fuerza que tenderá a comprimirlo nuevamente; y si lo comprimes, aparecerá otra fuerza que tenderá a estirarlo. En ambos casos, las fuerzas que aparecen tienden a devolverlo a esa posición de equilibrio.

Así que la materia se mantiene unida por la interacción electromagnética. Cuando empujamos contra una pared, nuestras manos no se hunden porque las fuerzas electromagnéticas mantienen los átomos en su sitio, impidiendo que los de nuestras manos pasen entre los «huecos» de la pared. Si aplicamos suficiente fuerza, terminaremos rompiendo los enlaces entre moléculas, que se traduce en una ruptura física del cuerpo en cuestión. Es lo que ocurre cuando rasgamos una hoja de papel, o derribamos un tabique, por ejemplo. Pero claro, eso no tiene nada que ver con lo que vemos en la serie.

21 comentarios:

  1. Pues a mí lo que me ha parecido fascinante, es poder atravesar el aire; que los neutrinos nos atraviesen a nosotros mismos; y poder circular por el espacio, y sobretodo cuando demuestren que el espacio, tiene masa, que probablemente, no sea continuo al igual que los píxeles del monitor en el que estás leyendo y que esos píxeles espaciales además, están creciendo, aunque gracias a dios, muy poquito a poco.

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  2. Eso de "hacer vibrar la materia" para poder atravesar los espacios interatómicos me recuerda a la forma en la que el superhéroe Flash atravesaba paredes e incluso viajaba entre dimensiones ¿no? (al menos en la época pre-crisis).

    Ya te advertí, Alf, que con Fringe te ibas a poner las botas :)

    Mi vida por Aiur...

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  3. Con todos mis respetos, pero cada vez que me paso por aquí me encuentro con tremendas barbaridades, cuyo motivo es no tener ni idea de lo que es la ciencia-ficción.

    Ya al empezar me encuentro con la siguiente frase sentenciadora:

    «se trata de algo cuya explicación en la ficción parece plausible, y habrá gente a la que si le preguntaran, no sabría decir por qué no es posible lo que vemos en la serie

    La cifi consiste precisamente en eso, en mostrar actos FICTICIOS (que no son posibles), cómo si fueran plausibles. Por lo tanto, esta entradilla es sencillamente y con todos mis respetos como decía, un total absurdo.

    Con todo, me he propuesto acabar para ver si se arreglaba algo, pero me encuentro encima con mayores barbaridades si cabe. Al parecer no se pueden atraversar objetos sólidos debido a la fuerza de interacción de sus moleculas, que es la que precisamente les convierte en eso, en sólidos. Pero, ¿y los gases? ¿acaso no se pueden atravesar entre ellos? ¿no se puede mezclar gases? La respuesta es que si, debido por supuesto a que dicha fuerza de interacción apenas existe (por eso es un gas)

    Pues ya está. Lo que hacen en Fringe es IMAGINAR que existe una forma de lograr que un sólido se convierta en gas sin derretirlo, haciendo vibrar sus moleculas, convirtiendolo en algo difuso "parecido" a un gas. Se podrían objetar sobre esto muchas cosas, por ejemplo, qué efectos podría tener sobre un cuerpo vivo. Pero hay algo que se llama "suspensión de la incredulidad", que es ese momento en que aceptas la recreación en pro de la historia. De obviar detalles para disfrutar de la obra.

    En Fringe cometen ciertas incoherencias, pero no van por aquí. Se le está juzgando en este artículo por actos que en ningún momento intenta cometer. Fringe no desea "engañar" a nadie. Otra cosa es que no se entienda la intención, que es lo que ocurre. Esta no es ni más ni menos que especular sobre cosas actualmente no posibles para contar una historia, y que los espectadores la disfruten. Si no te gusta la serie, no la veas. Pero no le acuses de errores que no son otra cosa de tu desconocimiento del género.

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    1. lo siento mi querido lino pero se han llevado sucesos mas allá de la comprensión , es por eso que tu comentario esta de mas!!
      muchos casos de los cuales hablan en la serie son casos que se han documentado en secreto por personas que estuvieron u oyeron hablar de ello sin afán de lograr un merito monetario , solo el de conocimiento de persona a persona.
      Los grandes espíritus siempre han encontrado una violenta oposición de parte de mentes mediocres. Albert Einstein.

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  4. Esto de reducir espacios entre las partículas me recuerda de inmediato a la explicación que hizo Wain Salinski (no lo buscaré en google para saber si lo escribí bien) para su rayo reductor en la primera película de "Querida, encogí a los niños".
    Por cierto, la explicación de los enlaces entre átmos, si bien es simplificadora me será muy util para mis exámenes.
    Saludos

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  5. Si hubieras sido mi profe de química y/o física, las hubiera aprobado sabiendo porqué las apruebo. Bueno, física sí sé porqué aprobaba, porque me gustaba y la entendía, pero la química la aprobé y todavía no sé por qué, ya que nunca jamás me entró en la cabeza y siempre ponía respuestas pseudoaleatorias con filtro de sentido común...

    ¡Por fin he entendido la diferencia entre los tres tipos de enlace¡ O eso creo... X^D

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  6. Lino, no estoy de acuerdo con tu definicion de cifi. No se trata de hacer pasar algo imposible como factible, sino de especular con cosas factibles que por ahora son imposibles para nosotros.
    Hay una gran diferencia. La cifi ha sembrado al mundo de ideas que luego se han vuelto realidad: transmision via satelite, telefonos moviles, rayos laser, nuevas dimensiones. Eso es cifi. De lo que tu hablas es simplemente de ficcion, no de ciencia ficcion. Tu puedes quedarte tranquilo viendo una pelicula de brujas volando en una escoba, que es ficcion. Pero no puedes sentir lo mismo viendo que dos armadas del futuro (supuesta cifi) se enfrentan en escobas voladoras y se lanzan hechizos con hermosas rimas.
    La suspension de la realidad puede funcionar muy bien en El Señor de los Anillos y en Pesadilla en Elm Street, pero no todos son tan ingenuos para sentir lo mismo cuando se trata de un argumento que pretende ser factible.
    Saber no impide que disfrutes de una pelicula, incluso puedes disfrutar mucho mas.

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  7. «especular con cosas factibles que por ahora son imposibles para nosotros»

    Pues eso, que no son posibles, es decir, FICTICIAS. Y se hacen plausibles mediante algún artificio científico IMAGINARIO. Por eso es ciencia-ficción. Lo que he dicho, vamos (cada vez sois más graciosos los anónimos)

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  8. Lino, me temo que no sabes lo que significa ciencia ficción. Menos mal que ya dediqué un post entero al tema, y así no me tengo que extender aquí:

    http://www.malaciencia.info/2008/03/3-aos-online.html

    Ahí también explico una diferencia que parece que tampoco entiendes: señalar un error científico no implica necesariamente una crítica negativa (demonios, si hasta digo que me encanta el personaje de Walter Bishop).

    Y ya puestos, parece que hay más conceptos que no entiendes, o le das significados diferentes a los que entiendo yo. Dos ejemplos:

    Para tí, una frase sentenciadora es: «se trata de algo cuya explicación en la ficción parece plausible, y habrá gente a la que si le preguntaran, no sabría decir por qué no es posible lo que vemos en la serie.».

    Y para tí, una barbaridad es explicar por qué no se puede atravesar la materia sólida («Con todo, me he propuesto acabar para ver si se arreglaba algo, pero me encuentro encima con mayores barbaridades si cabe. Al parecer no se pueden atraversar objetos sólidos debido a la fuerza de interacción de sus moleculas, que es la que precisamente les convierte en eso, en sólidos»).

    Explícame por qué. Me temos que uno de los dos no entiende bien el castellano (espero no ser yo; si no, vaya papelón).

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  9. Dos cosas: no hay ningún error científico que señalar, y no te limitas sólo ha hacer esto.

    No hay error científico porque en la seríe no hablan de atravesar sólidos, así, sin más. Para eso se inventan un artefacto específico, para hacer plausible algo que efectivamente, no es posible. Tal y como lo planteas tu parece que la gente va a salir creyendose cualquier cosa. Desde luego que habrá gente que lo haga, pero será por que no han entendido lo que están haciendo. Creo que tu explicación no aclara esto, sino que lo presenta como un "error", cuando es precisamente la clave que diferencia lo que es ciencia-ficción del resto de la fantasía.

    Es decir, no digo si es negativo o postivo. Digo que no es cierto lo que comentas. Que está equivocado. Me parece muy bien que aclares que no se puede atravesar la materia sólida ¿alguien lo ha dudado? ¿crees que lo han puesto en duda en la serie? En absoluto, pero con esta imaginaria aclaración si que lo puede parecer.

    Sobre si entiendo o no lo que es la ciencia-ficción, yo también puedo autocitarme:
    La concesión científica

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  10. Lino, creo que no has entendido el objetivo del blog. Alf no intenta hacer daño a la imaginación de los guionistas, solo poner orden y cultura en lo que nos cuentan. Una cosa es ficción a secas y otra ciencia ficción, si una le da patadas a la otra creo que es importante darles la explicación real. No se puede disfrutar ninguna serie o película si te pasas el rato sacándole punta a todo, es verdad, pero tampoco está bien darle patadas a la ciencia.

    Darle explicaciones a Fringe es simplemente imposible. Es una serie pensada para no respetar en absoluto la ciencia. De hecho, en algunos puntos de la serie ya avisan de que las leyes de la física se han transformado en meras sugerencias. Alf, espero que disfrutes de la serie, tiene puntos bastante buenos :).

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  11. Acabo de encontrar tu blog y ha sido una maravillosa sorpresa.
    Muy clra tu explicación y realmente Fringe tiene unos errores terribles respecto a explicar algunas cosas que suceden en cada capítulo que realmente dan risa (al que sabe algo de física o quimica...)
    Respecto a la discusión generada por Lino, creo que debo hacer una aclaración sobre lo que es "Ciencia Ficción" y "Fanta Ciencia".
    Fringe, Expedientes X, pertenecen a esta última categoría, mientras que películas como 2001, pertenecen a la primera.

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  12. Vamos a ver. Si yo estuviera hablando de Jurassic Park, y me pusiera a discutir sobre qué tan factible es reproducir dinosaurios basándome en lo que dice esta película, nadie me objetaría, ni Lino, sobre el significado de la ciencia ficción, o lo que hace este blog.

    Si yo hablo de las naves de star wars, y explico por qué las naves en el espacio no suenan, y por qué los láseres no empujarían nada a las otras que impacta, quizás algunos preguntarían sobre el significado de la ciencia ficción y criticarían lo que hace este blog.

    ¿Cuál es la diferencia entre ambos ejemplos? A mi modo de ver las cosas, la falta de visión de quien lee. No hace falta saber qué es ciencia ficción, qué es ficción científica, qué es fantasía, lo que hace falta es que el lector sepa, comprenda, que lo que se hace acá no es juzgar la calidad de una serie, que no por no ser correcta científicamente son malas. De hecho ni siquiera lo intenta la mayoría.

    La definición de ciencia ficción de Lino me parece simplona, y me parece que de hecho ni siquiera podría sentir la capacidad de gozar cualquier obra de sci-fi, escrita o audiovisual. Lo que ha dado es una definición de menosprecio al genero.

    Nadie dice que Fringe esté tratando de engañar a la gente, pero que va, si voy con alguien que ve jurassic park, me topo con que expone argumentos a favor de clonar dinosaurios. Entonces alguien podrá preguntarse ¿Y porqué no se podrán atravesar dos sólidos? Y se topan con MalaCiencia y entienden por qué no. Es igual de valioso que enterarse sobre las curiosidades de la serie, o sobre los personajes. De hecho no tengo una maldita idea de lo que es Fringe, y quizás por cómo se exprese Alf aquí me interese en ella y la vea.

    No entiendo la objeción.
    Saludos.

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  13. A ver Lino, dime dónde, en este post en concreto, utilizo la palabra "error". De hecho, al principio ya explico que el motivo del post es explicar por qué la materia sólida no se puede atravesar, asumiendo que la gente ya sabe que no se puede (no es lo mismo saber algo, que saber el por qué de algo).

    «Hay que decir que la mala ciencia no es tan brutal como en otros episodios que he visto, pero creo que es especialmente interesante ya que se trata de algo cuya explicación en la ficción parece plausible, y habrá gente a la que si le preguntaran, no sabría decir por qué no es posible lo que vemos en la serie.»

    Por cierto, que sigo experando que me expliques por qué consideras que esta frase es sentenciadora (y también te agradecería lo de las barbaridades).

    He leído tu artículo y veo que estamos de acuerdo en lo básico. Entonces ¿de qué estamos discutiendo?

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    1. Perdona por haber tardado tanto tantísimo en responder, pero es que la conversación, y discúlpame, no me estaba resultando agradable. La casualidad me ha hecho volver, y es cuando he visto tu contestación.

      Este blog se llama "Malaciencia". Vamos, con el nombre creo que ya está claro que todas las entradas tratan de "errores" científicos en la TV o el cine. Si no es así, pues perdóname, pero en ese caso no entendería nada lo rebuscado que es. El caso es que si no es eso lo que quieres decir, la mayoría de lectores a tenor de sus comentarios, es lo que entienden, sin que les corrijas lo más mínimo. Por tanto, "quien calla, otorga"

      Me pides que explique esa frase. Podría pedirte que la explicaras tú mismo lo que quieres decir, ya puestos, pero vamos allá. No esa frase, sino todo el post. Con el blog llamándose como se llama, con el título del post describiendo algo que literalmente así, no es posible, relatas un caso de la serie Fringe, y a continuación te pones a describir porque no se puede hacer lo que hacen en la serie. Acabas con la siguiente frase "Pero claro, eso no tiene nada que ver con lo que vemos en la serie.". En efecto, no has explicado casi nada de lo que ha hecho en la serie, ¿entonces para qué lo pones de ejemplo? ¿es tan necesario para explicar algo obvio? ¿no es "malaciencia" lo que han hecho en la serie? ¿si no es eso lo que quieres decir, entonces para que todo este tinglado?

      Lo que estamos discutiendo es que no aclaras si el "supuesto científico" que usan en la serie, el de hacer vibrar la materia mediante un artefacto, podría lograrse con el atravesar objetos que son sólidos en su estado natural, pero que dejan de serlo que dicho aparato. No lo haces porque precisamente eso es lo que hace que no sea "malaciencia", y por lo tanto, no tiene sentido que esté aquí.

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    2. Mira Lino, en tu primer comentario dices:

      "Ya al empezar me encuentro con la siguiente frase sentenciadora:"

      Y cuado te pregunto por qué consideras que esa frase es sentenciadora (más de una vez), me contestas:

      "No esa frase, sino todo el post".

      O sea, "donde dije digo, digo Diego". Como comprenderás, así no se puede discutir contigo.

      Pero aún así, te aclaro tus dudas:

      Sí, las entradas (salvo contadas excepciones) tratan de errores científicos en la TV o el cine. También en libros o en noticias. ¿Es algo malo?

      Te explico la última frase, aunque creo que bastaría con que releyeras el último párrafo. Ahí explico que la materia sólida se puede romper, pero que eso no es atravesar la materia como se hace en la serie. Sería, por ejemplo, derribar un muro y cruzar al otro lado. A eso me refiero con que no es lo que vemos en la serie. Que no derriban el muro, sino que lo hacen vibrar y lo atraviesan.

      Y eso no es posible. Y explico por qué. Y creo que la mayoría lo ha entendido. Si tú no, pues no sé cómo explicártelo mejor.

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  14. Está todo bien con que dos cuerpos no se atraviesan entre ellos por la fuerza electromagnética y todo eso, pero ¿los átomos que conforman una mesa, por ejemplo, no son iguales que los que forman otra mesa? Quiero decir, ¿no hay acaso otra explicación macroscópica, si vale el término, además de la que involucra a las fuerzas subatómicas?

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  15. El principal tema de discusión es más el no saber diferenciar la ciencia ficción de la ciencia que diferenciar la ciencia ficción de la ficción.

    Lo que hace Alf en este blog (muy buen trabajo, por cierto) es extraer la ciencia que hay en la ciencia ficción y explicarla tal y como es en la realidad identificando la parte de ficción que tiene y sustituyéndola por la parte de realidad que le falta.

    La confusión viene cuando se piensa que está criticando la obra solo por tener algo de ficción, pero él es el primero que dice siempre que le encantan este tipo de películas y series.

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  16. Hola! He leído algunos artículos de tu blog, me parece genial que por fin alguien se dedique a hacer las barbaridades científicas que salen por las películas o incluso algunas las dicen los propios presentadores de noticias, yo también he creado un blog, pero trata de divulgación científica, aun no tiene muchas entradas pero poco a poco espero que llegue a tener muchos seguidores y que, igual que el tuyo, sirva para acabar un poco con este analfabetismo científico que hay en la sociedad. Te dejo el link y espero que lo vayas leyendo de vez en cuando:
    http://bioytecno.blogspot.com/
    Besos

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  17. Me parece que deberían divertirse más y quizas aprender algo nuevo en este blog y dejar de ser como el resto del planeta tierra: muy buenos para criticar.

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  18. Cuando sueñas los sueños de otros, haces ciencia ficción. Cuando sueñas los imposibles haces ciencia.
    Las cosas que defines como imposibles, son solo parte de los límites que te impones.

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