MalaCiencia

MalaCiencia cumple 7 años

2012-03-15T19:00:00.000+01:00

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

2012-02-29T19:00:00.001+01:00

¿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

2012-02-10T16:00:00.000+01:00

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

2012-01-26T22:22:00.000+01:00

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

2012-01-12T19:00:00.000+01:00

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.

Ya podéis ver «Del Mito a la Razón»

2011-12-12T22:44:00.000+01:00

Desde hace unos días, ya se puede ver en la red el documental «Del Mito a la Razón», del que ya os he hablado en anteriores ocasiones. Dura 1 hora y 20 minutos, pero no se hace largo en absoluto. Da un breve repaso a hitos fundamentales en la historia de la ciencia, como el modelo heliocéntrico, las leyes de Kepler, las leyes de de Newton, la teoría de Darwin, las leyes de Mendel, la relatividad especial y general o la mecánica cuántica.

Conviene recordar que el documental no ha sido financiado. Y sin embargo, tiene un acabado muy profesional. Sólo puedo decir: chapeau.

Terra Nova: Pulsos electromagnéticos, y arreglando microchips

2011-11-28T20:00:00.000+01:00

Una de las series que sigo actualmente, y que llevo al día, es Terra Nova. Se trata de una serie promocionada como «la última creación de Spielberg» (aunque sólo es uno de los productores ejecutivos), que trata de un grupo de «peregrinos» que viajan a la época de los dinosaurios, huyendo de un futuro devastado. El título de la serie es el nombre de la colonia que establecen allí.

Pero no voy a hablar de viajes en el tiempo. En uno de los episodios (el sexto), un meteorito explota en el aire, muy cerca de la colonia, produciendo un pulso electromagnético que frie todos los microchips de Terra Nova. Ordenadores, circuitos, iluminación, incluso las armas (que funcionan con un chip) dejan de funcionar.

Lo primero que propone uno de los personajes es sustituir los chips quemados por otros de repuesto. Desde luego, parece buena idea llevarse un buen cargamento de recambios si viajas a una época prehistórica. Pero el jefe de la colonia dice que los chips de repuesto también se han quemado. No importa si un chip está conectado o no a un circuito, es afectado igualmente por un PEM.

Bueno, esto tiene un poco de buena ciencia. Por un lado, rompe el tópico de que un circuito sólo se ve afectado si está «encendido», tan usado en la ficción. Eso no es así, como ya comenté en su día. Pero también os expliqué que lo que hace un PEM es inducir corrientes eléctricas muy altas, en conductores. Un michochip no es un conductor, pero las patillas y las pistas de los circuitos impresos en los que está conectado, sí. Así, un PEM no induce directamente corrientes en el interior de un chip, pero sí en dichas patillas y en el circuito impreso en el que está conectado. Las patillas de un chip son bastante pequeñas, así que es posible que no basten para que se induzcan corrientes suficientemente elevadas para quemar el chip (tampoco hace falta mucha intensidad). Así que los chips más afectados serían precisamente los que forman parte de un circuito, donde sí que se inducirían corrientes muy altas. Si el chip está guardado en una caja, es posible que no le pase nada (y mucho mejor si el exterior de la caja es metálico, ya que haría de jaula de Faraday). En cualquier caso, como habréis notado, estoy hablando de posibilidades. Podría o no podría ocurrir.

Seguimos. Resulta que en la colonia tienen una máquina para fabricar chips, por lo que podrían reponer en un tiempo razonable los más importantes (como los de los equipos médicos). El problema es que la máquina funciona con un chip que también se ha quemado. Así que se lo llevan a un personaje bastante peculiar, que lo examina con una lente de joyero o relojero, y lo compara con arreglar un reloj de precisión. Finalmente se pone a ello, y al final del episodio la situación se ha solucionado.

Bueno, un chip no se puede arreglar como insinuan en el episodio, con una lupa y unas pinzas. Para empezar, los «componentes» por llamarlos de alguna manera, son demasiado pequeños. En un chip, la carcasa que vemos y cogemos con la mano, es mucho mayor que el dispositivo de silicio que hay en su interior. Éste trozo de silicio es muy pequeño, y puede haber desde varios cientos hasta más de un millón de transistores en él. Y teniendo en cuenta que la serie empieza en el futuro (en el siglo XXII), podemos asumir sin riesgos que el número debe ser incluso mayor. Sencillamente, no se pueden observar con una simple lente. Se necesitaría un microscopio electrónico (que no funcionaría por el PEM)

Además, un chip no está formado por componentes separados que podamos montar o desmontar, sino que está hecho de una única pieza. Por eso se llama circuito integrado. Hace tiempo expliqué cómo funciona una célula solar fotovoltaica. Ahí mencionaba una acción muy importante, común a todo dispositivo semiconductor: el dopaje (nada que ver con los deportes). Básicamente, al silicio se le introducen impurezas determinadas, en lugares determinados, para alterar sus propiedades eléctricas. Pues bien, un microchip sigue el mismo esquema. Se trata de un único componente sólido, que ha sido sometido a diversos procesos de dopaje y abrasión (eliminando partes del sustrato original). Para ello se utilizan técnicas de fotolitografía. La idea es que en vez de dopar selectivamente distintas regiones del silicio, se dopa toda una capa, y luego se eliminan aquellas partes no deseadas, siguiendo un patrón.

Así que sencillamente, no se puede arreglar un microchip con una lente y unas pinzas de relojero. No hay componentes que manipular, extraer, meter, recolocar... Es un único componente de una pieza.

Como nota final, y fuera ya de la temática de este blog, el episodio nos muestra una situación que merece la pena considerar, para darnos cuenta hasta qué punto nos hemos vuelto dependientes de la tecnología. ¿Qué pasaría si un día, dejaran de funcionar todos los aparatos eléctricos y electrónicos? Pensadlo bien, y considerad todas las implicaciones. Aterrador, ¿verdad?

Fringe: Atravesando la materia sólida

2011-11-11T16:00:00.000+01:00

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.

Alphas: No basta con ver las ondas electromagnéticas

2011-10-27T21:00:00.001+02:00

Hace poco, vi la primera (y única de momento) temporada de una serie llamada Alphas. Trata de unas personas con poderes sobrehumanos, a los que se denomina con el término «alfas». Los protagonisnas son un grupo de alfas (menos su lider, que es un psiquiatra sin poderes), que trabaja para el gobierno, buscando alfas descontrolados, para ayudarles o incluso pararles los pies, si son una amenaza. Salvo por el detalle de que los protagonistas trabajen para el gobierno, el planteamiento me recuerda mucho a la Patrulla X de la Marvel (cambiando el término «mutante», por el de «alfa»).

Las habilidades de los protagonistas intentan no ser demasiado fantasiosas, para poder dar algún tipo de explicación fisiológica verosímil (sin perder de vista que estamos hablando de ciencia ficción; y no, no voy a hablar de la verosimilitud de sus poderes). Uno se puede hacer muy fuerte, otro es muy ágil y tiene una puntería extraordinaria, otro tiene los sentidos superdesarrollados, otro puede sugestionar a la gente y manipularles, y el último puede ver las ondas electromagnéticas (distintas de la luz visible, claro).

Éste último, llamado Gary, es mi favorito. Se trata de un chico con cierto grado de autismo. Según nos cuentan en el primer episodio, su poder consiste simplemente en eso: ver las ondas electromagnéticas. Sin embargo, durante la serie, el personaje es capaz de escuchar conversaciones telefónicas, ver la tele, espiar correos electrónicos, pinchar cámaras de seguridad, y un sin fin de cosas, sin ningún tipo de aparato. Así que la descripción de su poder como «ver las ondas electromagnéticas» es a todas luces incompleta.

El poder «ver» o simplemente captar una señal electromagnética, no sirve de nada si no podemos interpretarla. Ya hablé alguna vez acerca de la modulación de la información a transmitir en una señal. Básicamente, la señal eléctrica que representa la información, sufre una serie de transformaciones para obtener una señal de más alta frecuencia, con un ancho de banda determinado. Existen multitud de posibilidades para ello, tanto analógicas como digitales. Por tanto, Gary ha de ser capaz de demodular en tiempo real una señal (teniendo que elegir entre distintas posibilidades de modulación), y construir una imagen mental de lo que representa. Un don ciértamente extraordinario.

Pero hay más. Las transmisiones de telefonía celular (lo que por aquí llamamos móvil) viajan cifradas. O al menos, así se hace en Europa, con el sistema GSM (imagino que en EEUU también). Además, en un área determinada puede haber muchísimos canales usándose a la vez. Y una llamada puede cambiar de canal (y por tanto de frecuencia) durante el transcurso de la misma. Gary es capaz de escuchar conversaciones telefónicas, y localizar terminales, lo que implica que debe ser capaz de localizar y aislar la señal que le interesa, diferenciándola de las demás (esto se comenta de forma explícita en un episodio), y detectando cambios de canal. Puede también interpretar y comprender el funcionamiento de los distintos protocolos de telefonía celular (en Europa sólo usamos GSM y UMTS, pero en EEUU hay más de un estándar). Además, su cerebro es capaz de romper la criptografía de esas señales, en tiempo real. Eso es algo aún más extraordinario (y por supuesto, si Gary y uno de los terminales no están en la misma celda, es simplemente imposible).

No se vayan todavía, aún hay más (no-premio para el que identifique la cita). En ocasiones, ha leído correos electrónicos ajenos y ha navegado por Internet. Eso quiere decir que es capaz, no sólo de romper ~~la encriptación~~ el cifrado de una red wifi, sino de transmitir él mismo algún tipo de señal. La Web funciona en el fondo de una manera muy simple: se hace una petición de un recurso, y se responde con dicho recurso. Así que Gary debe ser capaz de enviar esa petición, es decir, de generar él mismo una señal electromagnética (cifrada y modulada). Y por supuesto, es capaz de comunicarse usando el protocolo HTTP, interpretar las etiquetas HTML e instrucciones JavaScript de una página web, y entender correctamente los distintos formatos de imagen, vídeo o documentos con formatos diversos. Todo con su cabeza, y de forma instantánea.

Como colofón final, también se ha visto al personaje seguir a personas que están en la calle, de forma remota. Me pregunto hasta qué punto hay una cámara de seguridad en cada esquina de cada ciudad de EEUU, y si transmiten el vídeo por cable o de forma inalámbrica, ya que en el primer caso, Gary simplemente no puede ver la señal si no pincha dicho cable.

En fin, que el poder de este personaje no es simplemente «ver las ondas electromagnéticas» como se nos dice. En realidad tiene dos poderes distintos, que combina a la perfección: captar y enviar ondas electromagnéticas, y procesar cualquier tipo de información, por compleja que sea, saltándose todo tipo de ~~encriptación~~ cifrado. Comparados con él, el resto de personajes tiene poderes de poca monta.

Trailer de «Del mito a la razón»

2011-10-19T18:25:00.002+02:00

Otro post que es un anuncio. ¿Recordáis que os hablé hace poco del documental «Del mito a la razón». Bueno, pues ya tiene un trailer:

Me quito el sombrero ante Rubén Lijó y el resto del equipo de Hablando de Ciencia. Hacer un documental en vídeo requiere muchísimo más trabajo que escribir en un blog.

A propósito de los neutrinos

2011-10-07T14:00:00.000+02:00

Os imagino a todos enterados de las noticias sobre el experimento que ha detectado neutrinos moviéndose a una velocidad superior a la de la luz. Es uno de esos casos raros en los que una noticia de ciencia acapara bastante atención. Y como suele ocurrir, los medios cometen varios errores al respecto. Hay excepciones, naturalmente, y algunas en algún periódico generalista, lo que no está nada mal. Pero la tónica general ha sido la difusión de información errónea, que se puede resumir en los que voy a mencionar a continuación.

El error más grave (afortunadamente, no es el más extendido), se puede resumir más o menos así: «se han descubierto una nueva partícula, el neutrino, que viaja más rápido que la luz». Y va a ser que no. El neutrino no es una partícula nueva, desconocida hasta ese momento. Si hasta se menciona en una pelí de catástrofes y todo (de forma aberrante, pero esa es otra historia). Esta partícula se observó por primera vez en 1956, aunque fue postulado con anterioridad, en 1930. Es decir, los científicos llevan varias décadas conociendo al neutrino.

Además, como imaginaréis, el viajar más rápido que la luz no es una propiedad intrínseca del neutrino, como parece darse a entender. De hecho, todos los neutrinos observados hasta ahora, se desplazaban más lentamente que la luz. La noticia consiste precisamente en que se han observado unos neutrinos que se han desplazado más rápido.

Un segundo error es el que se suele mostrar de forma sensacionalista, con titulares estilo «Einstein se equivocó», o «La Relatividad se derrumba». En casi todos los medios, se menciona que la Teoría de la Relatividad nos dice que nada puede desplazarse más rápido que la luz, y eso no es del todo exacto. La Relatividad nos dice que la velocidad de la luz en el vacío es una constante absoluta, independiente del observador. Es decir, no importa si estoy parado, o viajo en una nave espacial al 99% de la velocidad de la luz. Si mido la velocidad de propagación de la luz o de una onda de radio, voy a obtener el mismo valor en ambos escenarios. Esto trae como consecuencia unas transformaciones a aplicar cuando pasamos de un sistema de referencia a otro. Así, tenemos los conocidos efectos de la dilatación del tiempo, la contracción del espacio, el aumento de la masa (esto no es del todo exacto, pero dejémoslo así) y la relatividad de la simultaneidad.

Lo que nos impide alcanzar la velocidad de la luz es lo siguente: Para aumentar la velocidad de un objeto cualquiera, hay que ejercer una fuerza. La aceleración que recibe el objeto es el cociente de la fuerza entre la masa. Por tanto, cuanto más masa tenga un objeto, menos aceleración obtienes con una misma fuerza. O al reves, más fuerza necesitas para una aceleración determinada. Según la relatividad, la masa aumenta con la velocidad (insisto que no es del todo exacto, pero a efectos prácticos, es como si así ocurriera), por lo que la fuerza debe ser cada vez mayor si queremos mantener la aceleración. Este crecimiento se hace de forma que a velocidades pequeñas (y comparado con la luz, hasta una velocidad orbital es pequeña), este efecto apenas se nota. Pero a velocidades cercanas a la de la luz, la diferencia es cada vez mayor, de forma que con una fuerza enorme, sólo obtenemos una minúscula aceleración. Matemáticamente, la masa sería infinita a la velocidad de la luz, por lo que nunca podríamos alcanzarla.

¿Quiere decir esto que nada puede viajar a la velocidad de la luz? No, y de hecho, los fotones lo hacen, obviamente. Lo que nos dice la Relatividado es que no podemos acelerar un objeto con masa, hasta la velocidad de la luz. Los fotones no tienen masa, y pueden viajar a dicha velocidad. Es más, no podrían viajar a otra velocidad en el vacío. No podemos frenarlos y acelerarlos. Entonces ¿pueden existir objetos que viajen más rápido que la luz? Pues si en las ecuaciones utilizamos como masa un número imaginario, es decir, una raiz cuadrada de un número negativo, resulta que sí. Es más, en este caso, lo que no podríamos hacer es frenar el objeto hasta alcanzar la velocidad de la luz. Siempre tendría que ir más deprisa. Si una partícula, en el momento de su creación, viajara más rápido que la luz, no habría problemas. Estas hipotéticas partículas incluso tienen un nombre: taquiones

¿Tiene sentido físico una masa imaginaria? Pues no lo sé. Pero lo importante es que la Relatividad no impide que un objeto pueda viajar más rápido que la luz. Lo que establece es una especie de barrera infranqueable entre tres mundos: el de los taquiones, el de los fotones, y el del resto de partículas. Así que no se puede decir que la Relatividad se haya derrumbado, o demostrado errónea, o cosas similares, ya que el fenómeno observado, no parece contradecir la misma.

Hay otro punto que quiero considerar, aunque tal vez alguno piense que es demasiado sutil, y no lo considere un error. Hay titulares que expresan el descubrimiento como un ataque a la física, algo peligroso o transgresor, y cosas así. Vamos, como si el hacer un descubrimiento nuevo fuera un problema. Y no es así en absoluto. El que un experimento contradiga una teoría física, no debe ser motivo de preocupación, sino de excitación. Contrariamente a lo que piensan algunos, la ciencia no es un conjunto de dogmas de fe, que si contradices te arriesgas a ser quemado en la hoguera. Es justo lo contrario. Con cada nuevo descubrimiento, la ciencia avanza. Si se descubre que una teoría no es correcta, se investiga y se amplía. Cada error descubierto es un pequeño paso adelante.

Pero eso sí: cuando aparece un experimento que contradice una teoría bien establecida (y ya hemos visto que no es necesariamente el caso), hay que estar muy seguros, verificarlo, repetirlo varias veces, y confirmar los hechos. Y eso es lo que se está haciendo ahora. Sólo cuando se tenga la certeza de que la velocidad obtenida es correcta, y cuando se haya repetido el experimento varias veces, podremos gritar de alegría por haber detectado los primeros taquiones (o por tener la primera prueba experimental de la existencia de más de 4 dimensiones, como plantean algunos). El tiempo lo dirá.

Hablando de Ciencia: Del mito a la razón

2011-10-05T20:00:00.000+02:00

¿Recordáis que antes del verano os mencioné un blog llamado Hablando de Ciencia? Pues bien, ya está listo su primer documental, titulado «Del mito a la razón». Se estrenará en varios centros culturales de España (museos y universidades, principalmente), durante la Semana de la Ciencia 2011, que se celebra este noviembre, y posteriormente se publicará online para que el resto lo podamos disfrutar. Tiene una duración aproximada de una hora y cuarto, y resume la historia de la ciencia a través de sus descubrimientos y avances más importantes.

En el propio blog podéis ver una lista temporal de las ciudades donde ya se ha confirmado el evento, aunque aún hay publicado un calendario detallado con lugar, fecha y hora.

True Blood: ¿Se puede usar un congelador como aire acondicionado?

2011-09-30T17:00:00.001+02:00

Acabo de ver la última (cuarta) temporada de True Blood, y en el primer episodio vi algo que tal vez no sea estrictamente mala ciencia, pero que plantea algo curioso. Resulta que uno de los personajes, Jason, se ha quedado «al cuidado», por así decirlo, de una comunidad de personas un tanto peculiares. En una de sus visitas, le piden que le eche un ojo a un congelador que se ha estropeado. Resulta que lo tenían permanentemente abierto para usarlo como aire acondicionado improvisado (la acción se desarrolla en un pueblo de Luisiana, donde hace mucho calor). Tras decirles que precisamente es eso lo que ha estropeado el aparato, al forzar el motor, Jason se agacha sobre él para limpiarlo (es de esos tipo «arcón»), y es golpeado por sorpresa, y encerrado.

Como he dicho, lo que vemos no es necesariamente mala ciencia, ya que por un lado, el usar un congelador como aire acondicionado era parte de una treta para atrapar al personaje, y por otro, los que usaban el congelador no tenían muchas luces. En ningún momento se nos dice que ése poco ortodoxo uso del aparato sea efectivo. Pero no importa, ya que nos plantea una pregunta: ¿puede usarse realmente un congelador como aire acondicionado?

La respuesta es no. Y para entenderlo no hace falta conocer en detalle cómo funciona un congelador (de hecho, existen varios sistemas, así que no es cuestión de explicarlos todos). Basta con recordar la omnipresente Primera Ley de la Termodinámica, que todos conocéis. Para disminuir la temperatura de su interior, un congelador (o nevera, o frigorífico) extrae el calor. Pero ese calor no desaparece, sino que es expulsado al exterior. Si alguna vez habéis mirado la parte trasera de vuestra nevera, habréis visto una especie de radiador. Bien, por ahí es por donde sale el calor que se extrae del interior. No siempre lo notaréis caliente, ya que el aparato no está siempre extrayendo calor. El interior está aisado térmicamente del exterior, por lo que si mantenemos la puerta bien cerrada la mayor parte del tiempo, entrará muy poco calor donde tenemos los alimentos (y por tanto, menos tiempo estará funcionando el motor, y menos energía eléctrica consumiremos).

¿Qué pasa si tenemos la puerta siempre abierta? Pues que, además de derrochar energía eléctrica y arriesgarnos a estropear el aparato, estáría constantemente expulsando calor por su parte posterior. Concretamente, el mismo calor que extrae de su interior. Así que, tal vez si nos acercamos a la puerta del aparato, notemos más fresquito, pero la temperatura media de la habitación sería la misma, ya que sólo estamos «moviendo» el calor de una zona a otra. Para disminuir globalmente la temperatura de la habitación, el calor extraído habría que sacarlo fuera de la misma, como hacen las instalaciones de aire acondicionado. De otro modo, sería como si en una embarcación con una vía de agua, al achicar la misma, la derramaramos nuevamente en el barco.

Bueno, en realidad sería peor, por culpa de la Segunda Ley de la Termodinámica. Para «mover» calor de un punto frío a uno más caliente, necesitamos aportar energía. Es por eso que un frigorífico está enchufado a la red eléctrica, y no puede usar el calor extraido de su interior para autoalimentarse energéticamente. Además, no existen aparatos con una eficiencia energética del 100%, por lo que parte de esa energía eléctrica, se perderá en forma de calor. Es decir, en realidad, cualquier aparato eléctrico de refrigeración, está emitiendo más calor del que extrae.

Perdidos: Transmisión de señales

2011-09-14T20:00:00.000+02:00

Desde hace poco, están reponiendo en FDF la famosa serie Perdidos. Al ver de nuevo el episodio piloto, me fijé en alguna que otra cosa comentable aquí. Como recordaréis, en el primer episodio, lo primero que hacen los protas es ir a la cabina del avión para recuperar el transceptor del mismo. Como está estropeado, Sayid lo arregla y junto con varios personajes buscan un lugar alto para emitir una señal de auxilio. Pero al hacerlo, Sayid les dice que no pueden transmitir porque hay ya una transmisión desde la isla, que les está bloqueando. Manipula el transceptor para encontrar la frecuencia de esa señal y captarla, y así descubren la famosa emisión grabada y repetida una y otra vez, de la francesa.

Bueno, una transmisión desde un apararto, no puede bloquear otra transmisión desde otro aparato distinto, así por las buenas. Si así fuera, una persona hablando por un teléfono móvil, impediría que otra lo hiciera también, por ejemplo. Estamos rodeados de transmisiones de todo tipo (teléfonos, radio, televisión, Wi-Fi), y ninguna bloquea a otra.

Algo que puede ocurrir es que dos transmisiones se interfieran. Si ambas transmisiones comparten o solapan el ancho de banda (el intervalo de frecuencias de su señal), un receptor podría confundir ambas transmisiones y no ser capaz de separarlas. Pero no es el caso de Perdidos. Sayid menciona de forma explícita que está buscando la frecuencia de la otra transmisión, para poder escucharla, lo que indica que él estaba utilizando otra frecuencia distinta. Y si las dos transmisiones se realizaban en frecuencias distintas, la escena carece de sentido.

Fijaos que he hablado de interferencias, no de bloqueos, o de impedimentos para transmitir. Y es que si emimos una señal en la misma frecuencia que otra, nos estaremos interfiriendo mutuamente, pero eso es todo. Nada nos impide transmitir e interferir la otra señal, dificultando o impidiendo su correcta recepción. De hecho, así es como funciona un inhibidor.

La única posibilidad es que el propio transceptor, como parte de su funcionamiento, escuche antes de transmitir, y no permita la transmisión si detecta que la frecuencia está ocupada. Pero esto ocurriría sólo si se intenta transmitir en la misma frecuencia, y ya hemos visto que no es el caso.

«¡Ah! Pero estás hablando de Perdidos, donde ocurren cosas muy raras, y efectos electromagnéticos extraños». Sí, pero entonces, Sayid debería añadir algún tipo de comentario indicando que no es posible, o que no entiende lo que ocurre, al igual que todos se extrañan cuando ven al oso polar en plena isla tropical. Y no ocurre así. Sayid dice simplemente que no pueden transmitir porque ya hay alguien transmitiendo en otra frecuencia, como si fuera la explicación más lógica del mundo.

Fringe: Espectro electromagnético

2011-08-25T18:00:00.000+02:00

Hoy toca Fringe otra vez. Como comenté en el envío anterior, en los primeros capítulos ya vi dos cosas muy destacables, y hoy voy a comentar la segunda. En el tercer capítulo de la primera temporada, aparece lo que denominan «red fantasma», que es una red de comunicaciones clandestina que usan «los malos», indetectable por medios convencionales. La explicación es que hay un espectro desconocido de ondas, que son las que usan para comunicarse. Como es un espectro que nadie más ha descubierto, es un medio de comunicación totalmente seguro (no hay nadie inesperado escuchando). El «científico loco» dice literalmente: «un espectro de ondas, fuera del rango de las ya descubiertas».

Bueno, eso del espectro desconocido, o por descubrir, no tiene ningún sentido. El espectro electromagnético no es algo que se descubra o que permanezca oculto, ya que no es algo físico. Es simplemente un nombre que se le da a todo el rango posible de frecuencias, desde el cero hasta el infinito (sin incluir ninguno de los dos, pues por definición, una frecuencia cero no es una oscilación, y el infinito es un concepto abstracto e inalcanzable).

Es como si decimos, por ejemplo, que hay por ahí una nueva escala de temperaturas desconocida, fuera del rango conocido. No me refiero a escalas en el sentido de unidades, sino a un nuevo rango de temperaturas. A un nuevo concepto de tempraratura. O pensad en un nuevo rango de distancias desconocido. O en una nueva recta real desconocida (y antes de que alguien lo mencione, que os conozco, que piense primero si una frecuencia imaginaria tiene algún sentido). Si el «rango conocido» abarca desde el cero al infinito (o desde el menos infinito al infinito, en el caso de los números reales, por ejemplo), es imposible que exista un «rango desconocido».

Si a lo que se refería era a que no utilizaban ondas electromagnéticas como todo el mundo, sino alguna otra cosa, la mención al espectro por descubrir, sigue sin tener sentido. ¿Diríais que el espectro de ondas sonoras (estén en el rango audible o no) son un «espectro fuera del rango» del electromagnético? Pues no. Decimos que son ondas diferentes, y que no tienen nada que ver una con la otra. Sin embargo, la explicación del espectro desconocido sugiere que se está hablando del mismo tipo de ondas pero con unas frecuencias desconocidas (que no están entre cero e infinito).

La única posibilidad coherente es que se usara una región no utilizada normalmente para comunicaciones. Cuando se hacen barridos de frecuencias para detectar una transmisión, es lógico ceñirse a las bandas utilizadas habitualmente. Pero eso no es usar un rango desconocido de ondas, sino un rango conocido y no explotado. Y de hecho, casi todo el rango utilizable para transmitir información, ya se usa, por lo que hay poco margen para encontrar un hueco en el que a nadie se le ocurra espiar. Si empezamos por las ondas de más baja frecuencia, y subimos a partir de ahí, tenemos los distintos tipos de radiofrecuencia (onda larga, corta, UHF, etc), que ya se utilizan para comunicaciones. Luego vienen las microondas, que también se utilizan para el mismo propósito (móviles, y enlaces entre torres de comunicaciones). Subimos y tenemos los infrarrojos, que ya se usan en los mandos a distancia (no solo de la tele, sino que hay periféricos inalámbricos para ordenadores, que también usan este rango para comunicarse). Más arriba está la luz visible, que se usa, por ejemplo, en las fibras ópticas. Por encima está la radiación ultravioleta, rayos X y gamma. Estos últimos rangos ya no se usan para comunicaciones (al menos sin cable) y por una muy buena razón: son radiaciones ionizantes, es decir, arrancan electrones de los átomos que golpean, y son muy dañinas para el ser humano. Si tenemos un aparato que emita esas frecuencias de forma indiscriminada, nos cargaríamos a gran parte de la población (y si queremos montar una red clandestina, eso es algo que llamaría mucho la atención, me parece).

Pero usar un rango no explotado en comunicaciones, no es lo que nos dicen en la serie. Nos hablan de un rango desconocido del espectro, o de un «espectro paralelo». Y eso no es que sea físicamente imposible, es que el concepto en sí mismo carece de sentido (como pensar en lo que hay más al norte del polo norte, o en un nuevo día de la semana desconocido).

Fringe: Crecimiento acelerado

2011-08-16T16:00:00.001+02:00

Estoy empezando a ver la conocida serie Fringe. Solo llevo 3 episodios, y ya he visto 2 cosas muy llamativas, que merecen mencionarse en este blog. Hoy comentaré la primera de ellas, que ocurre en el segundo episodio de la primera temporada. Al principio del episodio, una pobre chica se queda embarazada y a los pocos minutos da a luz, muriendo en el parto. El niño vive unas 4 horas, tiempo durante el cual crece y envejece de forma muy acelerada (de hecho, se supone que muere de viejo). Más adelante, el científico loco protagonista (literal lo de loco, y un personaje que promete) lo explica recurriendo a hormonas de crecimiento y a unos experimentos de hace años.

Bueno, vamos a obviar toda la parte biológica del crecimiento y el envejecimiento, y vamos a centrarnos en una ley física básica: la ley de conservación de la materia, o dicho de otro modo, «la materia ni se crea ni se destruye, sólo se transforma». En el episodio, el recién nacido alcanza el tamaño de un ser adulto en pocas horas. Y a menos que pensemos que se quede hueco por dentro para mantenerse en torno a 3 kilos, eso no es posible.

Seamos niños o adultos, tengamos extrañas enfermedades o no, el peso que ganamos es debido a la ingesta de alimentos. Lo que comemos y bebemos tiene tres destinos posibles (ruego me perdonen los médicos, biólogos, nutricionistas y demás, por la simplificación): ser usado como combustible, ser expulsado, o pasar a formar parte de nuestro cuerpo. Podemos considerar nuestro cuerpo como una caja negra donde entran y salen cosas. Si entra más de lo que sale, la diferencia es materia que se queda en nuestro interior (ganamos peso). Si entra menos de lo que sale, estamos perdiendo materia de nuestro propio cuerpo (perdemos peso). Y si entra la misma cantidad que sale, nos mantenemos.

Siendo detallistas, en las entradas y salidas de nuestra caja negra deben incluir el aire que inspiramos y expiramos ¿por qué? Pues porque cuando «quemamos calorías», lo que está haciendo nuestro cuerpo es una reacción química (combustión), en la que átomos de carbono que forman parte de nuestro combustible sin usar, se combinan con átomos de óxigeno proveniente del exterior, para formar dióxido de carbono, que expulsamos al exterior. El aire que soltamos con cada bocanada, pesa un poquito más que el que habíamos inspirado, pues se lleva átomos de carbono que había en nuestro cuerpo (formando parte de moléculas de azúcares y grasas, por ejemplo).

Para ganar 5 kilos de peso en un periodo de tiempo determinado, necesariamente debemos ingerir más de 5 kilos de alimento y líquido durante ese mismo periodo de tiempo. En el caso de la serie, vamos a olvidarnos de la parte de la gestación (que también tendría su aquel), y pongamos que el niño pesa 3 kilos al nacer, y el cadaver pesa unos 40 kg (siendo generosos, ya que el cadaver no parecía ni tan pequeño, ni tan desnutrido). El desdichado personaje habría incrementado su masa corporal unos 37 kg en tan solo 4 horas. Y eso es totalmente imposible a menos que haya ingerido 37 kg de alimento (más, en realidad, ya que parte se destina a la combustión), cosa que ningún personaje dice. Cuando el jefe explica a los protagonistas lo ocurrido, simplemente indica que el bebé crecía a un ritmo que era claramente perceptible por los que estaban ahí, sin hacer mención alguna a que tragara decenas de litros de leche materna.

Primeval: Móviles en un apagón

2011-07-29T08:04:00.001+02:00

Primeval es una serie británica (traducida por estos lares como «Invasión jurásica»), en la que un heterogéneo grupo dependiente del gobierno debe lidiar con las llamadas «anomalías», que son una especie de agujeros en el espacio-tiempo, que se abren y cierran aleatoriamente, conectándo el presente con algúna época remota o futura (casi siempre, donde hay animales peligrosos que se cuelan por la misma).

La escena que voy a comentar es del último episodio de la última temporada (hasta ahora), así que intentaré no desvelar demasiado. Resulta que en un momento dado, se produce un apagón en toda la ciudad. No diré por qué (sería spoiler), pero no se trata de un simple corte en la red general, de forma que se pueda suponer que hay edificios e instalaciones con grupos electrógenos funcionando. No, se trata de algo más serio. Afortunadamente, los teléfonos móviles siguen funcionando, y los protagonistas pueden comunicarse entre sí, y con su centro de operaciones (aunque no sirva de mucho, con todos los ordenadores apagados).

Pero en el caso de un corte de suministro eléctrico en toda una ciudad, no sería posible establecer una comunicación mediante un teléfono móvil celular. Como expliqué hace tiempo, los terminales no son como los walkie-talkie, que establecen una comunicación de radio directamente entre ellos. No. Un terminal móvil establece siempre una conexión con lo que se denomina estación base, que podéis identificar por las conocidas torres con tres cacharros alargados en lo alto. Y si la estación base no tiene suministro eléctrico, pues no hay nada que hacer. Nuestro terminal no tendrá cobertura y será imposible realizar una llamada.

Y la conexión con la estación base se produce siempre, aunque los teléfonos estén a unos centímetros de distancia. Seguro que alguno de vosotros, cuando un amigo os pide el número de teléfono, habréis hecho eso de llamarle y colgar, dejándole una llamada perdida, para que él pueda añadir el número a su lista de contactos con unos pocas pulsaciones. Pues bien, al hacer eso, vuestro teléfono está conectándose a la estación base más cercaca. A su vez, la estación base se comunica con una central de conmutación, que es la parte «inteligente» de la red (las estaciones base son en cierta forma como simples repetidores). Tras determinar el el teléfono llamado está en la misma celda, esa comunicación vuelve a la misma estación base, y de ahí al terminal de vuestro amigo, que empezará a sonar o vibrar (todo por ahorrar 9 pulsaciones, o por no memorizar nuestro propio número).

Y ahora la sección de «¿y si...?». ¿Podrían ser teléfonos satelitales? Bueno, creo que nunca se menciona explícitamente, pero no lo parecen. Tienen pinta de ser teléfonos celulares convencionales. ¿Puede ser que las estaciones base tengan un grupo electrógeno de respaldo? No sé si en el Reino Unido es habitual o no. En cualquier caso, como dije al principio, no es un simple corte de suministro eléctrico. El centro de operaciones de los protas (CINA en la traducción, ARC en el original) también se queda sin luz, y creo que un centro de ese tipo (con muchas medidas de seguridad automáticas y animales prehistóricos enjaulados), sí que debe tener un grupo electrógeno para emergencias.

Entidad Límite: La Armada Deidilio

2011-07-18T08:26:00.001+02:00

El post de hoy va a ser un poco especial, ya que además de mencionar ejemplos de buena ciencia, hablaré sobre una novela cuyo autor, Marcos Quijada, me consultó en su día por algunas cosillas mientras la escribía, y ha tenido el detalle de mencionarme en los agradecimientos. Se trata de «Entidad Límite: La Armada Deidilio». No la encontraréis en ninguna librería, ya que sólo está disponible a la venta online, en Amazon (en papel o en formato e-book) y en Lulu.

Es una historia de ciencia ficción ambientada en el presente, pero en la que una pequeña parte de la humanidad lleva habitando colonias espaciales en secreto, desde hace algunos miles de años, gracias a la ayuda de alienígenas. Existe algo llamado «universo etéreo» que sirve al doble propósito de permitir el viaje y la comunicación más rápido que la luz, y de proporcionar posibles explicaciones racionales a la existencia de espíritus, del alma, o incluso de Dios. Tal vez alguno piense que esto último raya el esoterismo, pero cuando la acción se limita al «universo físico» (el universo real que todos conocemos, o intentamos conocer), la física es muy rigurosa, acercándose mucho a la ciencia ficción hard, y conteniendo bastantes ejemplos de buena ciencia.

Así, se nos narra un viaje a y desde la Luna (donde hay una base oculta), en el que una nave espacial recorre la mitad del camino con una aceleración constante de 4 g (4 veces la aceleración de la gravedad terrestre), que los pasajeros deben sufrir con incomodidad. Luego detiene su aceleración mientras da la vuelta , momento en el que los pasajeros experimentan ingravidez, y finalmente decelera el resto del camino a 4 g (similar a lo que vemos en el álbum de Tintín Aterrizaje en la Luna). Se indica además que la duración de cada tramo es de 50 minutos, lo cual encaja si hacemos los cálculos necesarios: el radio medio de la órbita lunar es de 384.400 km, y aplicando la conocida fórmula e=1/2·a·t² para calcular la distancia recorrida en un movimiento uniformemente acelerado en cada tramo (recordando que 1 g son 9,8 m/s²), salen unos 352.800 km. Algo menor que la distancia Tierra-Luna, pero la nave no inicia ni termina el viaje a 4 g en la superficie de ambas, sino a una cierta distancia.

Otro ejemplo de buena ciencia, y además, con un diseño ingenioso, es el sistema de esclusas de la base lunar. Esta base se encuentra bajo tierra, y la comunicación con la superficie se hace mediante un simple conducto en forma de «U» parcialmente relleno de agua, similar a los que se usan en los desagues. Para los no muy duchos en fontanería, la tubería que desciende del desague de un lavabo, inodoro o bañera, tiene forma de «S» tumbada. El tramo de «U» invertida actua como sifón, permitiendo que el agua suba para bajar después. Pero lo interesante es la parte en forma de «U», donde siempre queda algo de agua, taponando ese codo, y evitando que el aire del interior de la instalación salga al exterior, arrastrando malos olores. Por el principio de vasos comunicantes, la altura que alcanza el agua es el mismo en ambos lados de la U. Pero si en uno de los lados la presión del aire fuera mayor que en el otro, en el lado de menor presión la altura del agua sería mayor, de forma que la diferencia de peso entre las columnas de agua compense la diferencia de presiones en ambos lados (la presión de una columna de líquido es igual a su peso dividido entre la superficie de su base), pudiendo llegar al extremo en el que en uno de los lados, no haya presión atmosférica en absoluto, de forma que la columna de líquido por sí sola proporciona toda la presión necesaria, como en el barómetro de Torricelli.

Así, la base lunar se comunica con la superficie mediante este sistema. En el lado de la base, el extremo de la U termina en un lago artificial, y la altura del agua en el otro extremo es tal que iguala la presión producida por el aire de la base. Las naves simplemente se sumergen por un extremo, recorren el conducto, y emergen por el otro, sin necesidad de esclusas. ¿Y no se evapora el agua? Bueno, como sabéis, en el vacío el agua no puede permanecer líquida. Para solucionar ese problema, el autor recurre a un líquido ficticio en el último tramo del lado de la superficie lunar, menos denso que el agua para que flote sobre esta, pero con unas propiedades que le permiten permanecer líquido en las condiciones de temperatura y presión lunares.

Las cifras también cuadran aquí. La presión atmosférica en la Tierra equivale a la de una columna de agua de 10 m. En la novela, la base lunar tiene dos atmósferas de presión, lo que equivaldría a una columna de 20 m de altura. Pero la gravedad lunar es aproximadamente 1/6 de la terrestre, por lo que necesitamos 6 veces más masa para tener la misma presión, es decir, la altura de la columna de agua debe ser 6 veces mayor. Eso nos da 120 m de altura, que es la cifra que se menciona en la novela.

Hay otro detalle que me encanta. Las estaciones espaciales son cilindros de O'Neill, que generan pseudogravedad mediante rotación (como en Babylon 5). Uno de los protagonistas pregunta cuánta energía hace falta para mantenener el giro de tan enormes estructuras, y la respuesta que recibe es: «cero». Efectivamente, una vez tienes un objeto en rotación flotando en el vacío, si no se ejercen fuerzas sobre él, la velocidad de rotación se mantiene. Es lo que se conoce como conservación del momento angular, y es el motivo de que los planetas sigan rotando desde su formación. Como curiosidad, un personaje menciona que en alguna ocasión hubo que reajustar la velocidad de giro, ya que el trasiego de naves entrando y saliendo, alteraba el momento angular, hasta que definieron unos protocolos concretos de atraque y desatraque para compensar unos y otros (estas entradas y salidas se realizan por el eje, y utilizan el mismo sistema de «esclusa fontanera» que en la base lunar). Aunque no se menciona, también habría otras pequeñas variaciones de momento angular inevitables, debidas al propio movimiento de masas en la estación (gente y objetos desplazándose y cambiando de lugar).

Me estoy extendiendo mucho, así que terminaré con otro detalle, donde puede haber algo de mala ciencia (deliberada, pues Marcos ya era consciente del problema cuando me lo planteó). Parte de la acción transcurre en un satélite habitado de un planeta gigante gaseoso, que se ve bastante grande en el cielo. A lo largo de su órbita, hay momentos en los que el satélite está entre el planeta y la estrella, de forma que por las noches recibe la luz reflejada del planeta (como nuestra luna llena, pero a lo bestia) haciéndolas bastante luminosas. Y al contrario, hay veces en las que el satélite está «detrás» del planeta, de forma que éste eclipsa la estrella durante dos semanas, produciendo una estación de noche constante, en la que las temperaturas globales bajan mucho. El problema es que esa duración no es posible. Para que el eclipse dure tanto tiempo, parece lógico pensar que el planeta debe verse muy grande desde el satélite. Eso quiere decir que el satélite está cerca del planeta. Pero cuanto más cercano al planeta, el periodo orbital es mucho menor, es decir, el satélite se mueve más deprisa.

Vamos a ver algunos ejemplos con datos reales con Júpiter y sus satélites. Para no complicar demasiado el texto, el detalle de los cálculos que he utilizado está al final del post, y así los que tengan interés lo podrán revisar (si hay errores, decídmelo, por favor). Veamos los cálculos para algunos satélites.

Satélite	Distancia aprox	Periodo orbital	Duración eclipse
Io	421.700 km	1,8 días	2,3 horas
Calisto	1.882.709 km	16,7 días	4,8 horas
Leda	11.097.250 km	238,8 días	11,8 horas
Megaclite	24.687.260 km	792 días	17 horas

Como veis, Io y Calisto están demasiado cerca como para tener estaciones de semanas o meses. Los otros dos, ya tienen una duración de «año» de cientos de días, pero el eclipse dura menos de un día. Cuanto más lejos esté el satélite, más largo es el eclipse, pero también más duración tiene el periodo orbital, y más pequeño se ve el planeta.

Si el planeta de la novela fuera más grande y menos masivo que Júpiter (por tanto, menos denso), tal vez se podría encontrar unas proporciones en las que el periodo orbital sea de varios meses, y el eclipse dure dos semanas. Saturno, por ejemplo, es menos denso que Júpiter (e incluso que el agua). Existe un planeta extrasolar denominado HAT-P-1b cuya densidad es unas tres veces menor que la de Saturno, siendo el planeta menos denso conocido. Y aún así, su diámetro es poco mayor que el de Júpiter y su masa es la mitad de la de éste, lo que supondría multiplicar por dos los periodos orbitales y duraciones de eclipses que hemos visto para los satélites jovianos. Como veis, tampoco es suficiente. Y hay un límite inferior para la densidad de un planeta. Es la propia gravedad del planeta la que lo mantiene «unido». Los gigantes gaseosos están compuestos sobre todo por hidrógeno y helio, que son los elementos más ligeros. Si la masa (y por tanto la gravedad) no fuera suficientemente elevada, gases tan ligeros escaparían poco a poco al espacio. ¿Cuál es ese mínimo? Bueno, francamente, no lo sé.

Nota: Para calcular la duración de un eclipse de sol desde un satélite de Júpiter, he simplificado la realidad, suponiendo que las órbitas de los mismos son circulares y coinciden con el plano de la órbita de Júpiter. Además, he considerado que el eclipse dura mientras el satélite esté en el arco de circunferencia correspondiente a una cuerda de longitud igual del diámetro de Júpiter. La realidad es diferente, pero creo que el resultado es más o menos aproximado (lo que interesa es tener una idea del orden de magnitud). He calculado el ángulo recorrido durante el eclipse, a partir de la longitud de la cuerda y el radio de la órbita, con la fórmula 2·arcsen(c/2R), donde c es la longitud de la cuerda, y R el radio de la circunferencia.

Terminator Salvation: balas y explosiones

2011-06-27T18:00:00.000+02:00

Hace poco he visto la película Terminator: Salvation, la cuarta de la saga (aunque parece que sólo sigue la continuidad de la primera). Hay una escena que me llamó la atención, ya que tiene algo de buena ciencia, y además desmonta uno de los tópicos del cine de acción.

La escena es la siguiente: el futuro padre de John Connor y «el condenado a muerte resucitado» huyen de una encerrona de las máquinas, cuya principal baza es un robot gigantesco disparando a diestro y siniestro. Los protagonistas se dirigen a un camión cisterna lleno de combustible, abren el depósito para que deje un reguero, y lo empujan hacia el enorme engendro con otro camión. Cuando choca con él, se alejan y disparan varias veces. Pero ¡oh sorpresa! el camión cisterna no explota. Sólo hacen un agujero en él, por el que sale el combustible. Contrariados por el fracaso de su plan, lanzan una bengala contra el reguero de combustible que había dejado el camión. El combustible arde, y las llamas se propagan rápidamente hasta el camión, y entonces sí, explota con una gigantesca llamarada.

Bien, la escena contiene algo de buena ciencia ya que, contrariamente a lo que nos muestran constantemente las películas, un depósito de combustible no estalla con un balazo. Hace tiempo comenté que debían darse una serie de desastrosas y poco probables coincidencias para que el depósito de gasolina de un coche explotara en un choque. Una de esas condiciones es la chispa. Sin chispa, no hay ignición. Así de simple. Y las balas convencionales no producen chispas al impactar contra un metal.

En las películas también estamos acostumbrados a ver chispas cuando hay un tiroteo cerca de estructuras u otro tipo de objetos metálicos. Pero eso no es así. Veréis, no todos los metales producen la misma cantidad de chispas al ser golpeados o friccionados. El acero, por ejemplo, genera chispas. Pero el cobre o el plomo no. De hecho, en entornos en los que hay riesgo importante de incendio o explosión, por la presencia de materiales inflamables (en una mina, por ejemplo) se usan martillos de aleaciones que no generan chispas. ¿Y las balas? Pues generalmente están hechas de aleaciones de plomo o cobre. Y no generan chispas (o la probabilidad de que generen una es muy pequeña). Es cierto que existen balas incendiarias, que contienes materiales como el fósforo, diseñadas específicamente para ello. Pero como he comentado, no es el caso de las balas convencionales.

¿Y la temperatura de la bala? ¿No se calienta en el disparo? ¿No podría inflamar la gasolina simplemente con su temperatura? Bueno, las balas se calientan al ser disparadas, y además, en el momento del impacto, parte de su energía cinética se convierte en calor. Pero la temperatura final, en la mayoría de los casos, no es suficiente como para inflamar la gasolina.

Además, hay que tener en cuenta algo básico. Tan básico, que puede parecer una perogrullada: un requisito indispensable para inflamar el combustible, es que la bala atraviese la pared del depósito y entre en contacto con el combustible. Los depósitos de combustible no están hechos de cartón piedra, sino de metal. Dependiendo del grosor del mismo y de tipo de bala, ésta puede o no agujerearlo. En la película, otro detalle curioso es que sólo uno de los disparos parece hacer un agujero. El resto, simplemente rebota (si bien, no parece lógico que el disparo que atraviese el depósito sea el último, que es el que se ha realizado a más distancia, y la bala por tanto ha perdido más energía en su trayecto).

«Ah, pero estás hablando siempre de posibilidades» diréis. ¿Podría ocurrir, pese a todo? Bueno, no es físicamente imposible que un depósito de combustible explote al recibir un disparo, pero es altamente improbable.

En la peli, al ver el fracaso de hacer explotar el depósito a base de disparos, utilizan una bengala para inflamar el reguero de gasolina, y el camión explota cuando la llama lo alcanza. Bueno, aquí es aplicable todo lo que dije en su día sobre la mezcla de aire y vapores de gasolina. Si no es adecuada, no arde.

Además, aunque parezca otra perogrullada, la llama debe alcanzar esa mezcla. En la peli, el combustible está saliendo por un conducto situado en la parte inferior, y por un agujero de bala más o menos a media altura. La mezcla de aire y combustible adecuada, de existir, debe estar dentro del depósito, en el espacio libre que deje el líquido. Éste, sale a chorro por el agujero de bala, por lo que el nivel debe estar necesariamente por encima de dicho agujero. Y recordad que lo que arde no es el combustible líquido, sino los vapores que desprende. Aunque la llama alcance el agujero, la mezcla no arderá, hasta que el nivel de líquido descienda y alcance dicho agujero, de forma que la mezcla de aire y vapores quede expuesta a la llama.

MalaCiencia en ¡Magufos!

2011-05-26T18:44:00.002+02:00

Los más observadores habréis notado un cambio en la barra de enlaces, en la sección «Miembro de». Ha desaparecido Hispaciencia (que hacía tiempo que había cerrado; lástima) y aparece ¡Magufos! un agregador de blogs, no sólo sobre pseudociencias y escepticismo (como daría a entender el nombre), sino de divulgación científica en general.

Los habituales de este blog, encontrarán innecesaria la siguiente presentación, pero va dedicada a los los que me lean desde ¡Magufos!

Los numerosos errores científicos en películas, series, y todo tipo de obras de ficción en general, así como en noticias, o en la cultura popular, son la excusa perfecta para realizar algo de divulgación científica. Partimos de un error, y vemos por qué lo es. Abundan sobre todo los post dedicados a la física y la astronomía, pero no me limito a ellos.

Stargate Atlantis: Órbitas geoestacionarias

2011-05-19T14:15:00.001+02:00

Hoy volvemos con Stargate. En este caso, con su spin-off Stargate Atlantis (se nota que las estoy viendo ahora ¿verdad?). En el episodio 8 de la 3ª temporada, los protagonistas conocen a la hermana del Dr. McKay y se la lleva a Atlantis para que les ayude con una idea para obtener energía de universos paralelos. No, tampoco en esta ocasión me voy a meter en esos fregados, sino que voy a comentar algo más mundano y sencillo.

Antes de iniciar el viaje, los protagonistas contemplan una bonita vista de la Tierra, desde el Daedalus (o Dédalo, depende de la traducción; la nave que usan para viajar, como alternativa al Stargate), y uno de ellos menciona que están en una órbita geoestacionaria alrededor de la Tierra. El problema es que, aún sin conocer en detalle a qué distancia se encuentra la nave de la superficie terrestre, es muy fácil darse cuenta de que eso no es posible.

¿Y por qué? En alguna ocasión he mencionado las órbitas geoestacionarias, pero sin entrar en demasiados detalles. ¿Qué es exactamente una órbita geoestacionaria? Pues buen, una órbita geoestacionaria, es una órbita en la que el objeto en cuestión (satélite, vehículo, lo que sea), se mantiene en todo momento sobre el mismo punto de la superficie terrestre. Es decir, para un observador en la Tierra, parecería estar fijo en el cielo, mientras que el Sol, la Luna y las estrellas, se mueven.

Para eso deben cumplirse varias condiciones. La más importante, y la relevante en este caso, es la altura de la órbita. Parece obvio que para que un cuerpo en órbita se mantenga sobre el mismo punto de la superficie terrestre, debe moverse alrededor de nuestro planeta a la misma velocidad que éste gira. Es decir, el periodo orbital debe ser igual al periodo de rotación terrestre (concretamente, al día sidéreo). Y el periodo orbital depende de la altura de la órbita.

La Tercera Ley de Kepler, nos dice que el cuadrado del perido orbital es directamente proporcional al cubo del semieje mayor de la órbita (las órbitas siguien trayectorias elípticas, y el semieje mayor es la distancia entre el centro y uno de los dos puntos más alejados del mismo). Eso quiere decir que cuanto más lejos esté un cuerpo en órbita del objeto orbitado, más tiempo tardará en dar una vuelta completa. Es decir, para un periodo orbital concreto, la altura de la órbita debe ser una específica.

En el caso que nos ocupa, para que el periodo orbital coincida con el periodo de rotación terrestre, la altura debe ser de unos 36.000 km aproximadamente. ¿Y cómo podemos saber si en la serie están a esa distancia? Bueno, pues recordando que el diámetro terrestre es de unos 12.700 km aproximadamente. Es decir, la altura de una órbita geoestacionaria es de casi el triple el diámetro terrestre.

Ahora fijáos en la imagen que he puesto. Se ve la Tierra desde el espacio, pero casi plana. Podemos apreciar su curvatura, pero muy poco. Eso quiere decir que están bastante cerca de la superficie. Desde luego, no están a una distancia tres veces el diámetro terrestre. Ni siquiera a una distancia de la mitad del diámetro terrestre. Probad vosotros mismos, con un balón o una pelota grande. Situadla a una distancia de vuestros ojos, 3 veces su diámetro. ¿Cómo la veis?

Como curiosidad, y por ser completo, las otras condiciones son que la órbita sea circular, y esté en el plano del ecuador (es decir, el objeto debe estar en la vertical de algún punto del ecuador). Si no, el cuerpo no permanecería totalmente quieto, sino que oscilaría en torno a un punto. Una órbita que simplemente tenga un periodo orbital igual al de rotación terrestre, se denomina geosíncrona, de la que la geoestacionaria es un caso particular.

«Hablando de Ciencia»

2011-05-12T14:14:00.001+02:00

Hoy no voy a hablar de mala ciencia, sino todo lo contrario. Me ha mandado un correo el creador de Hablando de Ciencia, un blog de divulgación científica cuyo lema es «la ciencia al alcance de todos». Su último post es especialmente interesante, ya que explica la diferencia entre ley, teoría e hipótesis en ciencia, desmontando el clásico argmento falaz de «sólo es una teoría» (muy usado contra la evolución, por ejemplo).

Pues bien, su autor, Rubén Lijó Sánchez, es estudiante de Ingeniería Industrial en la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, y ha decidido dar un paso más: hacer una serie de documentales en vídeo. De momento, tiene ya un vídeo promocional, que como podéis ver, tiene un acabado bastante profesional.

Como estamos en la era de la «red social», ha creado también una página en Facebook. El primer documental será un recorrido histórico de la ciencia, y el segundo tratará el tema de la basura espacial.

Desde aquí, mi aplauso y mejores deseos a esta iniciativa.

WALL·E: Vórtices en el espacio

2011-04-29T18:00:00.000+02:00

Hace tiempo, en la entrada que dediqué al planeta anillado de Pitch Black, uno de vosotros dejó un comentario sobre una escena en la película WALL·E. He de decir que no he visto entera la película (sólo trozos), pero el amable comentarista (gracias) puso un enlace a un fragmento de la misma en YouTube. He puesto aquí el mismo fragmento, y la escena en cuestión ocurre en el minuto 1:40, aproximadamente. El pequeño protagonista, viaja por el espacio aferrado al casco de una nave espacial, y pasa junto al anillo de un planeta. Extiende el brazo para tocar dicho anillo, y algunas partículas salen disparadas, formando un remolino.

Y eso es imposible. Es cierto que los anillos planetarios están formados por polvo y pequeñas partículas. El problema es que las partículas deberían moverse en línea recta. ¿Recordáis la Primera Ley de Newton? Hemos hablado de ella en muchas ocasiones, y siempre por el mismo motivo: para explicar cómo se mueven los cuerpos en el vacío del espacio. En el colegio nos enseñaron lo que he repetido aquí muchas veces: un cuerpo en movimiento sobre el que no se ejerce ninguna fuerza, o la suma de las fuerzas es nula, permanecerá en movimiento rectilíneo y uniforme. Una vez WALL·E empuja las partículas del anillo, éstas deben desplazarse en línea recta, y no haciendo curvas.

De hecho, el remolino que forman se asemeja mucho a un vórtice, algo característico de un fluido en flujo turbulento. El aire que nos rodea es un fluido, y muchos de vosotros habréis visto humo o polvo en suspensión formando vórtices similares. Eso es debido a que las partículas de polvo que vemos, están en reposo con respecto al aire en el que están «flotando», por lo que se mueven de forma solidaria con el mismo. Es decir, el polvo y el humo se mueve de esa forma, porque es en realidad el aire el que se está moviendo de esa forma. Pero en el espacio no hay aire que pueda formar esos remolinos.

La escena presenta otro problema. Las velocidades orbitales son muy, pero que muy elevadas. Por ejemplo, la ISS se mueve a unos 27.700 km/h. Cuanto más lejos esté el cuerpo, más despacio se mueve, pero aún así, nuestra Luna se desplaza alrededor de nosotros a unos 3.600 km/h (aproximadamente). La nave espacial también tendría que llevar una buena velocidad, así que, a menos que por pura casualidad, la velocidad de la nave y de las partículas del anillo fuera similar, lo más probable es que la velocidad relativa de las partículas del anillo fuera suficiente para arrancarle la mano al simpático robot.

De hecho, la basura espacial es un probema real que nos afecta a día de hoy. Debido a las misiones que se han realizado en el espacio desde el inicio de la carrera espacial, hay diversos objetos en órbita, desde restos más o menos grandes de satélites u cohetes, hasta pequeñas partículas de metal o pintura. Y debido a la elevada velocidad que tienen, hasta el más minúsculo fragmento es un verdadero peligro, y podría dañar seriamente un satélite, o una nave tripulada.

Stargate SG-1: Agujeros negros, discos de acreción y relatividad

2011-04-12T22:19:00.002+02:00

Hoy va a ser uno de esos días en los voy a comentar un poco de buena ciencia junto con algo de mala ciencia. Y otra vez en un episodio de la serie Stargate SG-1. En el tercer episodio de la décima y última temporada hay un cruce con el spin-off Stargate Atlantis, donde los protagonistas viajan a la Galaxia Pegaso (en realidad, se supone que es la Galaxia Enana Irregular de Pegaso o PegDIG) a bordo de una de las naves de las que ya disponen a partir de la octava temporada, para buscar un agujero negro apropiado, cerca del cual colocar un stargate para llamar a otro que previamente han colocado cerca de un superstargate que usan unos enemigos muy poderosos, que... bueno, no entraré en detalles ya que esta no es la parte que quería comentar.

Cuando se acercan al agujero negro, se nos muestra un gran remolino de polvo «cayendo» a algo oscuro que parece un sumidero, y el Dr. McKay (el egocéntrico y brillante científico de la expedición Atlantis) dice que lo que están viendo es un disco de acreción en torno al agujero negro, ya que el agujero en sí no puede verse.

Bien, es cierto que un agujero negro no se puede ver directamente. Por su propia definición, un agujero negro no emite luz ni ningún tipo de radiación electromagnética, ya que la velocidad de escape supera la de la luz. Un concepto asociado al agujero negro es el horizonte de sucesos, que es una esfera imaginaria que rodea el agujero, en cuya superficie la velocidad de escape es exactamente la velocidad de la luz. Así que la detección de agujeros negros debe hacerse de forma indirecta.

Una forma de «ver» un agujero negro, es mediante su disco de acreción, como ocurre en la serie. ¿Y eso qué es? Un disco de acreción es un conjunto de polvo y gas que se «arremolina» alrededor de un cuerpo celeste, generalmente uno bastante masivo (como una estrella). Este material cae en espiral hacia el cuerpo, formando un disco (o un toro) en rotación. Y no hay que olvidar, aunque parezca una tontería repetirlo, que cae hacia el objeto que hay en el centro. Destaco esta parte porque en la serie, el disco de acreción se parece más a un remolino de agua que cae por un sumidero. Es decir, en el plano que nos muestran, parece caer hacia «abajo» desde nuestra perspectiva. Y en el espacio, no tiene sentido hablar de arriba y abajo.

Como imaginaréis, las partes más interiores del disco, al estar sometidas a un campo gravitatorio mayor, se mueven con más rapidez que las que están más alejadas. El disco se comporta como un fluído, y la diferencia de velocidades produce una fricción entre las distintas capas que hace que se caliente. En el caso de cuerpos muy masivos, como enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros, el material se calienta tanto que emite una gran cantidad de radiación, sobre todo rayos X. De hecho, otra forma de detectar un agujero negro es mediante esta emisión de radiación.

Claro que este hecho supone un problema para los tripulantes de una nave que se acerque. Si no está convenientemente blindada, los rayos X que emite el disco de acreción del agujero negro serían letales para sus tripulantes. Bueno, podemos suponer que las naves terrestres de Stargate, que disponen de tecnología asgardiana, y que pueden generar un escudo de fuerza contra disparos enemigos, no deberían tener problemas en ese sentido. Aunque en el episodio no se hace referencia a este peligro, y sólo se menciona la intensidad del campo gravitatorio como riesgo al acercarse demasiado.

Hay una tercera forma de detectar un agujero negro, y es precisamente gracias la gran intensidad de su campo gravitatorio. Como sabéis, según la Relatividad General (de la que hablé hace tiempo) cualquier campo gravitatorio deforma el espacio-tiempo, lo que quiere decir que la luz no se propaga realmente en línea recta, sino que se curva junto con el espacio-tiempo. En nuestra vida cotidiana esta deformación es demasiado pequeña para apreciarla. Pero en las cercanías de un objeto muy masivo, la cosa cambia. Nuestro Sol, por ejemplo, tiene suficiente masa como para deformar el espacio-tiempo de forma visible, hecho que permitió corroborar la Relatividad General durante el eclipse de mayo de 1919 (midiendo la posición de las estrellas que estaban cerca de él en ese momento, y contrastándolas con su posición real, una noche cualquiera).

En el caso de un agujero negro, esta deformación es mucho más notable, provocando un efecto conocido como lente gravitacional. Básicamente, la luz se curva tanto que lo que haya alrededor del agujero (desde nuestra perspectiva visual) lo vemos deformado, como si usáramos una lente. De hecho, podemos llegar a ver cosas que hay detrás del agujero.

Pero esto significa que si el agujero tiene un disco de acreción alrededor, éste debería verse en realidad muy distorsionado, apareciendo ante nuestros ojos como «doblado» en vez de completamente plano, como se nos muestra en la serie. Podéis ver la apariencia que debería tener en unas animaciones que os podéis descargar de la web de la Universidad de Colorado. En el primer video (el más recomendable), el observador se desplaza desde una posición casi perpendicular al disco, hasta otra casi en el mismo plano de éste.

Fijaos que al mencionar la deformación, estoy refiriéndome todo el rato al espacio-tiempo, y no sólo al espacio. Y es que el tiempo también se deforma con la presencia de un campo gravitatorio. El transcurso del tiempo parece ralentizarse cuanto mayor el la intensidad del campo gravitatorio, de forma que para un observador en las cercanías de un agujero negro, el tiempo transcurre más lentamente que para otro observador que esté más alejado. Este detalle sí que se comenta en la serie, y de hecho se utiliza como parte de la trama, cuando se ven obligados a combatir una nave colmena espectro (les engañan con una maniobra de forma que la nave espectro esté más cerca del agujero que los protagonistas, y así éstos disponen de más tiempo de reacción).

Algo de buena ciencia entre la mala ciencia. No está nada mal.

Ángel o demonio: Grupos sanguíneos

2011-03-30T18:00:00.004+02:00

Si conocéis la serie Ángel o demonio, seguramente estaréis pensando «¿qué sentido tiene hablar de ciencia en una serie de corte sobrenatural». Pues lo tiene, cuando se trata precisamente de un aspecto no sobrenatural. Para los que no conozcáis la serie, trata básicamente del enfrentamiento entre una chica adolescente que acaba de descubrir que es un ángel, y una «familia» de demonios y ángeles caídos que disfrutan haciendo el mal, malmetiendo a sus victimas.

En el episodio del que voy a hablar (el 7º), los demonios eligen a un matrimonio con una niña, cuya madre está esperando un segundo hijo. Usando como excusa un corte que se hace la niña y su asistencia al hospital, falsean los análisis de sangre para que muestre que la niña en cuestión es del grupo sanguíneo O (cuando en realidad es del grupo A). Como resulta que la madre es AB y el padre es A, éste se mosquea y llega a creer que la hija no es suya, y su mujer lo ha engañado. En un momento dado, lo vemos nervioso, mirando en Internet una tabla que indica qué grupo puede tener o no una persona, dependiendo del grupo de sus progenitores. En ella vemos que un padre A y una madre AB no pueden tener un hijo O.

Pero el problema es que no importa el padre, una madre AB no puede tener un hijo O. En general, si uno cualquiera de los dos progenitores es AB, el hijo será A, B o AB (dependiendo del grupo del otro progenitor), pero nunca O. El motivo es muy sencillo de entender. En el colegio nos enseñaron que cada uno de nuestros genes está formado por 2 alelos. Para el gen que codifica nuestro grupo sanguíneo hay tres posibles alelos: A, B, i. El alelo i (responsable del grupo O) es recesivo, mientras que los alelos A y B son dominantes (codominantes entre sí). Sólo cuando ambos alelos son i, el grupo es O. Si uno de los alelos es i, y el otro es A o B, el grupo será A o B respectivamente. Obviamente, si ambos alelos son A o B, el grupo es A o B. Y si un alelo es A y el otro B, el grupo es AB.

Para verlo más claro, vamos a ver las posibles cominaciones en una tabla:

Alelos	Grupo
ii	O
Ai	A
AA	A
Bi	B
BB	B
AB	AB

Cuando un hombre y una mujer conciben un niño, éste recibe la mitad del material genético de su padre, y la otra mitad de su madre. En el caso concreto del gen del grupo sanguíneo, uno de los alelos vendrá del padre, y el otro de la madre. Si uno de los progenitores es AB, uno de los alelos del hijo será necesariamente A o B, por lo que el grupo sanguíneo de éste nunca podrá ser O, independientemente del grupo del otro progenitor (recordad, para que el grupo sea O, la combinación de alelos debe ser ii). Así, en la serie, el que el padre creyese que la niña fuera O, no debería haberle llevado a pensar que él no era el padre, sino que algo muy extraño había ocurrido.

Lo curioso es que si nos fijamos bien en la web que consulta el padre, parece que es correcta (no sé si será real, o se hizo para el rodaje). No se muestra entera, pero sí que podemos ver un instante la tabla correspondiente a un padre de grupo O, y se ve claramente que si la madre es AB, el hijo no puede ser O ni AB. Así que tal vez, estrictamente hablando, no estemos ante un caso de mala ciencia en la serie, sino que este personaje concreto se ofusca y no se da cuenta de que no hay padre posible para su hija si de verdad es A y su esposa es AB. La moraleja que podemos extraer es que con calma y el conocimiento científico que nos enseñan en el colegio, podemos evitar que nos manipulen unos malvados demonios.

Superluna

2011-03-21T18:00:00.000+01:00

Este fin de semana se produjo un fenómeno astronómico denominado «superluna», en el que nuestro satélite se podía ver un poquito más grande y luminoso que en otras ocasiones. En muchos medios de comunicación se decía que era debido a que la Luna estaba más cerca de nuestro planeta, y que hacía 18 años que no se acercaba tanto.

Sin embargo, esto no es así. Al igual que cualquier otro cuerpo en órbita, la Luna describe una trayectoria elíptica en torno a la Tierra, estando nuestro planeta en uno de los focos de dicha elipse. Por ello, a medida que la Luna se desplaza la distancia que nos separa va variando, alcanzando un máximo llamado apogeo, y un mínimo llamado perigeo. Es bastante obvio que con cada «vuelta» completa, la Luna pasa por el apogeo y el perigeo una vez. Por tanto, la luna no ha sufrido su máxima aproximación desde hace 18 años, sino más bien, desde hace aproximadamente unos 28 días (el periodo de traslación de nuestro satélite).

Entonces ¿por qué tanto bombo? Pues porque lo que sí que hace 18 años que no ocurría, es que el perigeo coincidiera con la luna llena. Es decir, no es que la luna no hubiera estado tan cerca desde hace 18 años, sino que la luna no ha estado tan cerca desde hace 18 años estando en la fase llena. Como veis, es un error muy similar al de 2005, cuando la luna llena coincidió con el solsticio de verano.

Los más avispados os preguntaréis ahora, «si hay una luna llena y un perigeo con cada vuelta, ¿por qué a veces coincide y a veces no?». Bueno, el tiempo que transcurre entre dos perigeos es de 27 días, 13 horas, 18 minutos y 33,2 segundos, y se denomina mes anomalístico. Sin embargo, el tiempo que transcurre entre dos lunas llenas es de 29 días, 12 horas 44 minutos y 2,9 segundos, y se denomina mes sinódico. El motivo de la diferencia entre ambos es evidente si pensáis que el mes sinódico toma como referencia la posición relativa de la Luna, la Tierra y el Sol. Como sabéis, la luna está llena cuando está justo en el «lado contrario» al Sol, con respecto a nosotros. Imaginemos que partimos del instante de luna llena. Una vez la Luna ha completado una órbita completa alrededor de nuestro planeta, como a su vez nosotros nos hemos movido un poco alrededor del Sol, la Luna ya no se va a encontrar en la misma posición con respecto a éste último. Tendrá que desplazarse un poco más (y por tanto, transcurrir más tiempo), hasta que vuelva a estar llena. Los habituales de este blog os sonará de algo esta explicación, ya que el movimiento de la Tierra alrededor del Sol es también el motivo de la diferencia entre el día solar y el día sidéreo, como expliqué en dos ocasiones, hace bastante tiempo.

Como curiosidad, cabe destacar que al igual que ocurre con la órbita terrestre (y con la de todos los planetas), la órbita lunar sufre una precesión, de forma que la elipse que hemos descrito va rotando poco a poco alrededor de la Tierra. Eso quiere decir que si en vez de tomar como referencia el perigeo (o el apogeo), utilizamos las estrellas, el tiempo que tarda la Luna en describir una órbita completa es de 27 días, 7 horas, 43 minutos y 11,5 segundos, y se denomina mes sidéreo o sideral. Como veis, el mes anomalístico y el mes sidéreo son algo diferentes.

Japón, terremotos, tsunamis y accidentes nucleares

2011-03-16T10:09:00.002+01:00

Con lo ocurrido en Japón y lo que se cuenta en los medios, es casi inevitable el dedicar un post al tema. Corto, ya que diversas circunstancias no me permiten dedicar todo el tiempo que quisiera, pero creo que suficiente para resaltar los dos mayores errores que he visto.

El primero ya lo comenté cuando el terremoto de Chile, pero no está de más repetirlo. Venga, digamos todos juntos: «La escala de Richter ya no se usa». Como ya comenté, ha sido sustituida por la escala sismológica de magnitud de momento (M_w). Uno de los motivos del cambio es que la escala de Richter no permite diferenciar correctamente terremotos de intensidad superior a 8,5. Como he leído en el callejón del ángel (vía Malaprensa), «es como si la escala fuese "...7, 8, 9, un huevo"». Y precisamente la magnitud del terremoto de Japón ha sido de 9. Por otro lado, la magnitud (al menos en la escala M_w) es un número adimensional que se expresa sin unidades (metedura de pata también mía, en el post sobre el tema; lo corregiré cuando pueda). Es decir, se dice «magnitud 9», y ya.

El segundo, más que error es una desinformación o desconocimiento generalizado de lo relacionado con las plantas nucleares. Se ha llegado a utilizar el calificativo de apocalíptico, y parece que hay un riesgo de una detonación nuclear o algo así. Bueno, es imposible una detonación nuclear. Hace tiempo dediqué un post a cómo funciona una cabeza nuclear, y recordaréis que es necesario juntar o comprimir una cantidad determinada de material fisionable, hasta alcanzar la masa crítica. Como imaginaréis, las cantidades que se utilizan en un reactor nuclear están por debajo de dicha masa.

El peor escenario en un accidente nuclear es la fusión del núcleo. Y puede que la terminología sea parte del problema, ya que por «fusión» no nos referimos a una fusión nuclear (como la que se produce en el interior de las estrellas), sino a la que nos enseñan en el colegio: el cambio de estado de sólido a líquido, como cuando el hielo se derrite. Sin entrar en demasiados detalles, la peligrosidad de una fusión del nucleo es evidente si pensamos que es más difícil contener un líquido (que además, estará por encima de unos 3.000 ºC, ya que es su punto de fusión) que un sólido.

Como mis conocimientos sobre los detalles de una central nuclear son bastante limitados (aunque me da para entender que no puede haber una detonación nuclear), os remito al artículo «Why I am not worried about Japan’s nuclear reactors», del Dr Josef Oehmen, ingeniero y científico del MIT. En realidad se trata de una versión editada por el Departamento de Ciencia e Ingeniería Nuclear (NSE) del propio MIT (que ha abierto una web dedicada a explicar lo que ocurre en Fukushima), ya que el mismo Oehmen reconoce que no es ingeniero nuclear, y animaba a los lectores a que le corrijan, en su post original. Si el inglés no es lo vuestro, podéis leer una traducción del artículo original en el blog Física de Película, o una traducción de la versión más actualizada en Fullmy's Weblog. No voy a decir que las cosas sean de color de rosa, pero se está exagerando mucho en los medios (ya sabéis cómo les gusta).

Para terminar, como se está comparando mucho con lo ocurrido en Chernobyl, os dejo un par de enlaces a Curioso pero Inutil e Historias de la Ciencia, donde en su día se explicó cómo sucedió el accidente y por qué.

El Barco

2011-02-25T10:00:00.001+01:00

Hace unas semanas se estrenó con gran bombo una nueva serie nacional: El Barco. Alguno de vosotros ya me envió en su día un correo avisándome sobre el punto de partida del argumento. A saber, un accidente en un acelerador de partículas provoca la creación de un pequeño agujero negro, de forma que toda la tierra emergida se hunde, dejando a nuestros protagonistas como únicos supervivientes del planeta, navegando sobre una Tierra completamente cubierta por el océano. No recuerdo que en la serie se mencionara explicitamente, pero dado que sí se indica que el accidente ocurre en Ginebra, parece evidente que se refieren al famoso LHC del CERN, del que tanto se habló en su día. Como recordaréis, algunas voces se alzaron contra el acelerador, diciendo que podría destruir la Tierra, y esta serie se basa en una de las supuestas amenazas del LHC: la creación de un agujero negro.

Antes de empezar, os recomiendo encarecidamente que leáis la entrada «Falacias – El LHC puede destruir la Tierra» del extraordinario blog El Tamiz. Ahí podréis leer por qué las alarmas apocalípticas de algunos no tienen ningún fundamento, así que no voy a repetir lo mismo aquí. Más bien me centraré en algunos detalles sobre la explicación que dan en la serie. Os dejo un fragmento del episodio 3, donde la científica explica al resto de la tripulación lo que ha ocurrido

Bueno, lo que más llama la atención es que digan que en el acelerador se creo antimateria, añadiendo: «es lo que vulgarmente conocemos como agujero negro». No hombre, no. La antimateria y los agujeros negros no tienen absolutamente nada que ver.

Hace tiempo expliqué qué era la antimateria. Resumiendo un poco, por cada partícula subatómica existe una antipartícula, con las mismas propiedades, solo que algunas de ellas tienen signo contrario. Los casos más fáciles de entender son los positrones (antielectrones) y los antiprotones, que tienen igual masa que sus contrapartidas, y carga eléctrica de signo contrario (el positrón es positivo y el antiprotón negativo). Pero las partículas sin carga eléctrica, como los neutrones o neutrinos, también tienen su correspondiente antipartícula (antineutrón y antineutrino, respectivamente). Entonces comenté también que una de las características de la antimateria, es que se aniquila en contacto con la materia, liberando una enorme cantidad de energía (concretamente, la indicada por la famosa ecuación E=mc²). También mencioné que la creación de antimateria en un acelerador de partículas no es nada extraordinario, y es algo que ocurre rutinariamente.

También expliqué en su día qué es un agujero negro. Resumiendo también, se trata simplemente de un objeto muy denso. Tanto, que podemos acercarnos a él hasta un punto en el que la gravedad es tan intensa que la velocidad de escape supera a la de la luz (recordad que la gravedad es directamente proporcional a la masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia). Como veis, la antimateria y los agujeros negros son conceptos diferentes.

Ni la antimateria ni un agujero negro creado en un acelerador de partículas suponen peligro alguno. La cantidad de materia y antimateria que se aniquila es minúscula (unas cuantas partículas subatómicas), y la energía que libera dicha aniquilación es la misma que la que se utilizó para generar la materia y antimateria en primer lugar (menos, en realidad, ya que las máquinas no son 100% eficientes). Y un agujero negro subatómico, aún en el caso de que perdurara (en realidad, desaparecería instantes después de su formación, debido a la radiación de Hawking), apenas interactuaría con la materia.

El mundo subatómico está prácticamente hueco. Las distancias entre partículas son enormes, comparadas con su tamaño. Cuando comenté los neutrinos mutantes de la película 2012, vimos que estas partículas apenas interactuaban con la materia porque la distancia efectiva de la interacción débil era muy pequeña. La distancia a la que un agujero negro subatómico hace sentir su presencia gravitatoria de forma efectiva, es aún menor.

Vamos a hacer algunos números. La distancia máxima a la que la interacción nuclear débil es efectiva es de unos 10^-18 metros. Esto quiere decir que para que un neutrino interaccione con otra partícula, debe acercarse como mínimo a esa distancia. Vamos a suponer que creamos un agujero negro comprimiendo un núcleo de uranio-238, que tiene 92 protones y 146 neutrones. He elegido deliberadamente un núcleo extremadamente pesado, por ponerme en el caso un agujero negro muy masivo (subatómicamente hablando, claro). El radio de Schwarzschild (el radio del horizonte de sucesos) de un agujero negro con esa masa sería de casi 6·10^-52 metros (y he redondeado hacia arriba). Es decir, es miles de quintillones de veces menor que la distancia máxima de la interacción débil. Vale que no es necesario que una partícula se acerque al horizonte de sucesos para que sea atraida por la gravedad, pero la descomunal diferencia de órdenes de magnitud nos indica que la interacción de un agujero negro subatómico con la materia, es mucho menor que la de los neutrinos (que ya vimos que es muy, pero que muy pequeña).

Bien, sigamos. Vamos a suponer que el agujero negro es mucho más masivo de lo que jamás se podría obtener en un acelerador de partículas. La doctora nos dice que el agujero negro «engulló masa tectónica, provocando el corrimiento de las placas», y que «los continentes fueron cayendo uno a uno, como si fuera un dominó, quedando sepultados por los océanos».

La tecónica de placas es algo de lo que también hablé un poco hace tiempo, pero vamos a recordar lo más básico: La corteza terrestre está dividida en placas tectónicas que «flotan» sobre el manto. Todos los bordes de estas placas siempre están en contacto, de forma que no hay partes del manto al descubierto. El grosor de las placas no es uniforme, y por eso hay partes de tierra emergida (donde el grosor de la placa es elevado) y partes sumergidas en el océano (donde el grosor es menor). Hay zonas de contacto donde las placas se separan y se genera nueva corteza (el manto que sube y se enfría), y hay otras donde las placas se acercan, y parte de la corteza se «arruga» hacia arriba formando cordilleras, y parte se hunde en el manto.

Si la cantidad de masa oceánica es la misma, para que un continente quede sumergido, toda esa masa terrestre debe hundirse un poco en el manto de alguna forma, bien porque la placa entera se hunda, bien porque se deforme (como una membrana elástica) y sólo la zona continental lo haga. Así que se supone que el agujero negro provoca el hundimiento de los continentes, y la pregunta es ¿cómo puede hacerlo desde la superficie? Uno podría pensar que al absorber la materia a su alrededor, el agujero negro se hunde y llega hasta el núcleo, donde sigue absorbiendo materia, y haciendo que las placas tecónicas se hundan un poco (y para eso, insisto, tendría que ser muy muy masivo).

Pero no es el caso, ya que mientras la científica nos explica lo que ocurre, se nos muestra al espectador una vista de la Tierra, donde una especie de onda con origen en algún punto entre Francia y Suiza, se expande por el globo. La referencia a que los continentes eran afectados uno a uno como en un dominó, nos indica tambien que sea cual sea el mecanismo concreto, actuaba en la superficie (o al menos, en la corteza). Aun creyéndonos que el agujero pudiera hundir parte de la placa donde está Europa, ¿por qué se hunden las demás? Imaginad que estáis en un estanque con nenúfares, todos muy juntos, y empujáis uno de ellos hacia a abajo. ¿Se hundiría el resto?

Bueno, un sólo monólogo que ha dado para mucho.

Entrevista en Xataca Ciencia

2011-02-24T08:22:00.003+01:00

Mientras termino de preparar el siguiente post (espero que esté listo hoy o mañana), quería comentar que me han hecho una entrevista en el blog Xataca Ciencia. Para los que tengáis curiosidad por saber un poco cómo pienso.

«Así muere la democracia, con un estruendoso aplauso»

2011-02-10T09:32:00.002+01:00

Los habituales de este blog sabéis que muy rara vez me desvió del tema principal del mismo, esto es, los errores científicos en cine, televisión, periódicos, o allá donde los encuentre, y aprovecharlos para hacer un poco de divulgación científica. Y ya de antemano me disculpo por salirme del tema. Pero esta frase de La venganza de los Sith, fue lo que me vino ayer a la cabeza con la votación en el Senado de la llamada Ley Sinde.

Porque no se trata de si descargar cosas es legal o no, de cómo remunerar a los autores, y todo lo que se está diciendo en los medios. De lo que trata esta ley es de trasladar una decisión que compete únicamente al juez, a una comisión del Ministerio de Cultura. Es la comisión la que decidirá si se está infringiendo la ley o no, y la que decidirá el cierre de una web. El juez sólo podrá decidir si se vulneran derechos fundamentales o no, pero no podrá entrar en el fondo del asunto, es decir, determinar si hay indicios de ilegalidad y si es pertinente el cierre cautelar. «Casualmente», los jueces han sentenciado una y otra vez a favor de las webs de enlaces, determinando que lo que hacen no vulnera la Ley de Propiedad Intelectual. Y claro, como al ejecutivo no le gustan las decisiones de los jueces, pues los eliminan de la ecuación.

En resumen, la ley permite que el poder ejecutivo tome decisiones que le competen única y exclusivamente al poder judicial. Y eso va en contra de la separación de poderes, pilar del Estado de Derecho.

Y por mucho que se diga que sólo van a ir contra páginas de enlaces, la caja de Pandora está abierta. Cualquiera puede acogerse a ella y denunciar una web de tipo diferente. Es más, se puede usar la propiedad intelectual como excusa para acallar una opinión que no te gusta. Ahí tenemos el caso de los videos paródicos de Ramoncín que fueron retirados de Youtube, o el que el programa «Ya sé lo que hicisteis...» de La Sexta, ya no pueda usar imágenes de Telecinco. En ambos casos se argumentó que se violaba la propiedad intelectual, aunque la realidad era que a los demandantes no les hacía gracia que los criticaran de esa forma. No voy a meterme en el eterno debate de dónde está el límite de la libertad de expresión (personalmente creo que mucha gente la confunde con el derecho a insultar y descalificar). Lo que quiero resaltar es que con ingenio y una buena argumentación, se puede usar la ley para cerrar webs que vierten opiniones que a uno no le gustan, usando como excusa la propiedad intelectual. La libertad de expresión, otro pilar del Estado de Derecho, puede verse comprometida.

Y en cierta forma, todo esto afecta a este blog. ¿Quién sabe? Tal vez un día alguien diga que las imágenes (y últimamente vídeos) que cuelgo para ilustrar los errores que comento, violan la Ley de Propiedad Intelectual, y quiera cerrar este blog. Estoy seguro de que un juez desestimaría inmediatamente tal demanda. Pero la decisión ya no está en manos de un juez.

Corrección: Acabo de ver el DVD de «La venganza de los Sith», y la frase exacta que dice Padme Amidala (en el doblaje para España) es «Así es como muere la libertad, con un estruendoso aplauso».

Salto al infinito: Últimos días

2011-02-09T14:50:00.001+01:00

Hace tiempo recibí un correo de uno de vosotros (gracias Rubén), recordándome un episodio de la serie Salto al infinito (Sliders), concrétamente el cuarto de la primera temporada, titulado «Últimos días». Para el que no conozca o no recuerde la serie, trata de unos personajes que viajan por diferentes Tierras alternativas, a través de unos portales que se abren en momentos muy concretos. En el episodio en cuestión, llegan a una Tierra amenazada por un asteroide que colisionará en pocos días, antes de que se abra el portal para ir a otra Tierra. Resulta que en esa Tierra nunca se desarrolló armamento nuclear, por lo que los protas ayudan a un genio de ese mundo (algo zumbado) para construir un misil nuclear que vuele el asteroide.

Hace tiempo comenté que la manía que tienen los guionistas de solucionar estas amenazas a base de volarlo todo con una detonación nuclear, no es la mejor opción. Además de que destruir un asteroide requiere muchísima más energía que simplemente desviarlo, los fragmentos pueden suponer un peligro igualmente. Pero lo más llamativo de este episodio es el momento del impacto del misil. Los protagonistas miran el cielo y el científico loco del mundo alternativo cuenta hacia atrás en voz alta. El misil se encuentra con el meteorito, pero... ¡oh! No pasa nada. Tras unos segundos de nerviosismo, uno de los protas recuerda que la luz viaja a 300.000 km/s, y finalmente vemos la explosión (he incluido un video de la secuencia).

Ciertamente la luz viaja a velocidad finita, por lo cuando un suceso está muy alejado de nosotros, no lo vemos en el momento en el que está ocurriendo, sino con retraso. Pero eso se aplica a toda la luz (y a toda la radiación electromagnética en general). Es decir, vemos el asteroide, el resplandor del cohete y su estela porque su luz llega hasta nosotros. Y si la luz de la explosión tarda varios segundos en llegar hasta los protagonistas, lo mismo debe ocurrir con la luz del asteroide y el cohete. Deberían ver cómo el misil impacta e inmediatamente se produce una explosión. Otra cosa es que lo que vean, en realidad haya sucedido hace algunos segundos. Realmente, si uno de ellos estaba contando hacia atrás, al llegar a cero se sorprendería porque el misil aún no habría alcanzado el asteroide. Pero lo que no tiene ningún sentido es que vean cómo el misil alcanza el asteroide, y segundos después vean la explosión.

El retraso de la explosión nos indica a qué distancia se debería encontrar el asteroide en el momento del impacto. Si miráis el video que incluyo, comprobaréis que entre el instante en el que el misil alcanza el asteroide, y la llegada de la primera luz de la explosión, transcurren unos 7,7 segundos aproximadamente. Eso nos da una distancia de 2.310.000 km, es decir, unas 6 veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Y eso implica muchas cosas.

Como comenté hace tiempo, la distancia y el diámetro aparente de un objeto son inversamente proporcionales, es decir, si un objeto tiene el triple de diámetro que otro, y está tres veces más lejos, los veríamos de igual tamaño. En la secuencia no tenemos muchos datos del tamaño aparente del asteroide. Vemos un edificio en el encuadre, pero desconocemos el «nivel de zoom». Así que sólo vamos a especular un poco. Si el asteroide tuviera el mismo tamaño aparente que la Luna, entonces tendría un diámetro 6 veces mayor que esta, lo que quiere decir que sería incluso mayor que nuestro planeta. Bueno, no parece que el asteroide sea tan grande, pero la explosión sí que podemos decir que es mayor que el tamaño aparente de la Luna. ¿Qué potencia tiene esa cabeza nuclear para provocar una explosición más grande que nuestro planeta? Por otro lado, vemos el misil recorrer el cielo con relativa rapidez. Teniendo en cuenta todo lo anterior, podemos decir que recorre una distancia similar al diámetro terrestre en escasos segundos. ¡Vaya velocidad!

Tenemos también el hecho de que el asteroide está incandescente. ¿Por qué? Está aún muy lejos de la atmósfera terrestre para que se caliente con su rozamiento. Además, vemos perfectamente el resplandor del motor del cohete. ¿Qué enorme cantidad de luz debe emitir para que podamos verlo, estando 6 veces más lejos que la Luna? Y ya que estamos ¿por qué el cohete deja una estela? En el vacío del espacio, los gases expulsados por las toberas, se expanden con mucha rápidez, al no haber presión exterior. Y un gas, al expandirse, se enfría. Por tanto no podríamos ver ningún tipo de una estela de gas incandescente.

Tal y como se nos muestra la escena, en realidad parece ocurrir muy cerca, ya dentro de la atmósfera. Eso explicaría la incandescencia del asteroide, la estela del cohete, que podamos ver movimientos tan rápidos, y hasta que podamos oir la explosión (aunque debería tener un enorme retardo, puesto que el sonido viaja a unos 343 m/s, aproximadamente un km cada 3 segundos). Pero entonces no tiene ningún sentido el retardo de la luz. Se vería todo casi en el instante en el que sucede.

Ofiuco, el Zodiaco y la precesión de los equinoccios

2011-01-31T09:40:00.001+01:00

Hace varios días fue noticia la constelación de Ofiuco , debido a unas declaraciones del astrónomo Parke Kunkle, del Planetario de Minesota sobre la astrología, y en los medios se podían leer y escuchar cosas como que se había descubierto una nueva constelación, que el horóscopo había cambiado, y cosas así. Pero como ya expliqué en una ocasión, las constelaciones no se descubren, pues son divisiones artificiales de la esfera celeste.

Entre 1928 y 1930 la UAI definió las 88 constelaciones, que consisten en 88 áreas disjuntas que cubren toda la esfera celeste. Toda estrella se encuentra en una y sólo una constelación. Descubrir una constelación nueva es algo que tiene tan poco sentido como descubrir un mes nuevo.

En realidad, todo el culebrón de Ofiuco es simplemente un argumento para demostrar que la astrología carece de base, que ya se empleó hace más de una década, allá por 1995. Uno de los muchos que podrían usarse. Pero para entender bien toda la historia, hay que tener claras algunas nociones de astronomía.

Todos sabéis que la Tierra gira sobre sí misma, y a la vez, se mueve alrededor del Sol. Es fácil ver que a medida que transcurre el año, la cara no iluminada de nuestro planeta, va apuntando en direcciones distintas. Uno puede pensar que, pasados 6 meses, la cara oscura está apuntando justo en dirección contraria, y pasado un año, vuelve a apuntar en la dirección inicial. Así, a lo largo del año, podemos ver un cielo estrellado ligeramente distinto cada noche. Ahora, por ejemplo, la constelación de Orión es visible en el cielo, pero en verano no la podremos ver, pues la luz del cielo diurno nos impide ver las estrellas de día.

El hecho de que no podamos ver las estrellas de día, no significa que no estén ahí. Simplemente, la luz del cielo es mucho más intensa que la de las estrellas. Esta obviedad es algo que las civilizaciones antiguas (como la babilónica o la helénica) sabían, y podían calcular en qué punto de la bóveda celeste, con respecto a las estrellas, se encontraba el sol. Dado que la Tierra se mueve alrededor del Sol, desde nuestra posición el «fondo» de estrellas que hay tras él va cambiando. Así, el Sol traza una línea sobre la esfera celeste a lo largo del año, llamada eclíptica.

Si proyectamos el ecuador terrestre sobre la esfera celeste, tendremos una línea llamada ecuador celeste. Como el eje terrestre está inclinado, el ecuador celeste y la eclíptica no coinciden. Estas líneas se cortan en dos puntos opuestos, y forman un ángulo entre ellas (el mismo que el eje terrestre, lógicamente). Estos dos puntos se denominaban primer punto Aries y primer punto Libra, ya que cuando se calcularon en la antiguedad, estaban en estas dos constelaciones.

Como sabéis, los equinoccios son dos momentos en el año en los que el día dura exactamente lo mismo que la noche, mientras que los solsticios son dos momentos en el año en el que la diferencia entre el día y la noche es máxima. Pues bien, en el momento exacto de un equinoccio, el Sol se encuentra en uno de los puntos de corte entre la eclíptica y el ecuador celeste. Y en el momento exacto del solsticio, el Sol se encuentra en uno de los dos puntos de la eclíptica con máxima separación del ecuador celeste. Concretamente, el equinoccio de primavera se produce cuando el Sol está en el primer punto Aries, y el de otoño cuando está en el primer punto Libra (y por eso, a esos puntos también se los denomina equinoccios).

Más conceptos: la órbita de cada planeta está incluida en un plano que denominamos plano orbital. Los planos orbitales de los planetas no coinciden, pero tienen muy poquita inclinación entre ellos. Así, desde nuestra perspectiva visual, los planetas parece que se mueven siguiento líneas muy próximas a la eclíptica. De hecho, la mayor inclinación la presenta Mercurio, con tan solo 7º.

Puesto que el movimiento aparente del Sol y los planetas está contenido en una franja estrecha en el cielo, y esa franja atraviesa varias constelaciones, se les dio una relevancia especial, y se denominó a esas constelaciones Zodiaco (he leído otras definiciones de zodiaco, como sólo la franja por la que se mueven el Sol y los planetas, o incluso solamente una franja con el mismo grosor que el tamaño aparente del sol). Nuestro zodiaco proviene concretamente de la Grecia Clásica (al igual que muchos nombres de constelaciones).

Ya llegamos al punto crucial. El eje terrestre no se mantiene fijo, con la misma orientación con respecto a las estrellas, sino que se bambolea, al igual que lo hace una peonza. Hace un tiempo dediqué un post a la duración de un año. Ahí vimos la diferencia entre el año trópico (al cuál se intenta adecuar nuestro calendario) y el año sidéreo. El año trópico se mide con respecto a los equinoccios, es decir, un año trópico es el tiempo transcurrido entre dos pasos consecutivos del Sol por el equinoccio de primavera. Y el año sidéreo se mide con respecto a las estrellas, es decir, sería el tiempo transcurrido entre dos pasos consecutivos del sol por el mismo meridiano celeste (la «vertical» de una estrella que elijamos, vamos). Como su duración es distinta, es evidente que año tras año los equinoccios (y toda la eclíptica) van desplazándose poco a poco por la esfera celeste, de forma que año tras año, el Sol está en una posición diferente respecto al fondo de estrellas, para un día del año determinado. Éste desplazamiento es conocido como precesión de los equinoccios, y forma parte de la formación astronómica más básica.

La ecliptica da una vuelta completa a la esfera celeste cada 26.000 años aproximadamente. Eso quiere decir que a día de hoy, el equinoccio de primavera se ha desplazado unos 28º con respecto a la posición que ocupaba cuando se definió dicho punto. En equel entonces, el equinoccio de primavera estaba en la constelación de Aries, mientras que actualmente se encuentra en la de Piscis. A grandes rasgos podemos decir que el Sol lleva «una constelación de retraso» con respecto a hace algo más de 2.000 años.

Con eso ya bastaría para ver que la astrología no tiene ningún fundamento, ya que se basa en el recorrido aparente del Sol con respecto a las estrellas de hace un par de milenios. Es decir, cuando según los astrólogos estamos en el signo de Aries, en realidad el Sol está en Piscis. Pero es que además, las constelaciones zodiacales no tienen el mismo tamaño. Las hay más grandes (como Virgo) y más pequeñas (como Capricornio), por lo que el Sol no tarda el mismo tiempo en recorrer cada una de ellas. Por ejemplo, el Sol tarda unas 4 semanas en recorrer Capricornio, y mes y medio en recorrer Virgo. Sin embargo, los 12 signos astrológicos tienen la misma duración.

Y por último, los planos orbitales no permanecen invariables con el tiempo. Cada plano tiene una ligera oscilación, incluido el nuestro, por lo que desde nuestro punto de vista, la eclíptica también «sube y baja». Y aquí es donde entra en acción el dichoso Ofiuco. Una constelación ya nombrada por los griegos, que debido a las variaciones en los movimientos de nuestro planeta, ahora es atravesada también por la eclíptica.

Por tanto, los astrólogos usan 12 signos zodiacales, que no se corresponden con las constelaciones de igual nombre. Es decir, dividen la eclíptica en 12 regiones iguales, y ya. El que los nombres sean los mismos que los de 12 constelaciones, casi podríamos decir que es una simple curiosidad histórica. Y eso es lo que se pretende mostrar cuando se saca el tema de Ofiuco.

«Muévete a tu bola» en Vimeo

2011-01-25T09:06:00.000+01:00

Como os comenté hace un par de meses, estoy participando en el programa «Muévete a tu bola» de Radio Villalba, con una pequeña sección llamada igual que este blog. Han colgado las dos últimas emisiones en Vimeo, por lo que los más curiosos podrán escucharme (en ambos casos es al principio del programa).

Como podréis comprobar, se me da mejor escribir que hablar, pero prometo aplicarme y mejorar.

El Equipo A: acrobacias aéreas

2011-01-17T09:33:00.001+01:00

Bueno, pues ya estoy de vuelta. Hoy voy a hablar de la peli El Equipo A, concretamente del principio, cuando los protas huyen de unos malosos, a bordo de un helicóptero pilotado por Murdock, y M.A. adquiere su conocido miedo a volar (el inicio de la peli nos cuenta cómo se conocen los personjes). Además, incluyo un vídeo con la secuencia que voy a comentar, para los que no hayáis visto la peli, o no recordéis los detalles de la escena (según lo que os parezca, lo haré más a menudo o no).

La huida en helicóptero empieza en el hospital donde Murdock está recluido. Según despega el aparato, como los malos ya están en la pista disparando, Murdock inclina hacia delante el helicóptero, de forma que proyege la cabina con las palas y amenaza a los atacantes con ellas. Bueno, este tipo de maniobra ya la comenté en otro post, y sin ser tan exagerada como la de El mañana nunca muere, el planteamiento es el mismo: por un lado, hay un límite en la inclinación que un helicóptero puede adquirir, pasado el cual, el empuje vertical es inferior al peso del aparato (y por tanto, éste no puede mantenerse en el aire). Por otro, cuanto más inclinado esté un helicóptero, al ser mayor el empuje hacia delante, con mayor velocidad avanza.

Sigamos. Los protas huyen (destrozando la furgoneta negra del probre M.A.) y los malos le persiguen en otro helicóptero, armado con ametralladores y misiles. Murdock hace multiples piruetas para evitar los disparos, y en un momento dado, voltea el helicóptero, y vuela invertido durante unos segundos. Bueno, un helicóptero no puede volar invertido. Al menos, uno convencional no. Y el motivo es muy simple: están diseñados para generar un empuje hacia arriba. Si invertimos la posición del helicóptero, el empuje será hacia abajo, es decir, lejos de sustentar el aparato, estará ayudando a la gravedad en su caída.

Hay algunos helicópteros especiales que pueden volar invertidos. Como ya expliqué en el post sobre El mañana nunca muere, las palas del rotor pueden variar su inclinación (su ángulo de ataque) para generar más o menos empuje. Si invertimos esta inclinación, estaremos generando un empuje en sentido contrario, por lo que el helicóptero podrá mantenerse invertido en el aire. Pero como ya he mencionado, el helicóptero tiene que estar especialmente preparado para ello, y desde luego, un helicóptero de la cruz roja no está pensado para hacer acrobacias de este tipo.

Sigue la persecución. En un momento dado, los malos disparan un par de misiles guiados por el calor. Como un helicóptero sanitario no suele estar equipado con contramedidas, a Murdock se le ocurre la genial idea de ascender mucho, y apagar el motor. Así, al dejar de irradiar calor, los misiles en vez de impactar en el helicóptero, lo hacen el uno contra el otro. Sin embargo esto no tiene ningún sentido. Es obvio que cuando un cuerpo se calienta, su temperatura aumenta. Cuando deja de recibir calor, su temperatura no baja bruscamente. El cuerpo comienza a ceder calor a su entorno, a un ritmo que depende de la diferencia de temperaturas entre él y su entorno (cuanto mayor es la diferencia, mayor es el ritmo), y así, la temperatura baja progresivamente. Pero tarda un rato. Podemos decir que los cuerpos tienen cierta «inercia térmica». Esto es algo que podéis comprobar fácilmente con un coche. Tras circular un rato y parar el motor, intentad tocar el capó (con cuidado, no os queméis). Veréis que sigue caliente.

Por otro lado, para ganar altura, Murdock eleva el morro y lo coloca casi en posición vertical, de forma que el aparato avanza elevándose. Sin embargo, un helicóptero no se comporta igual que un avión. En un avión, la propulsión (a hélice o a reacción) ejerce un empuje hacia delante, hacia el morro del aparato. Si se quiere ascender, hay que elevar el morro (hasta un límite, o el avión entrará en pérdida). Pero en un helicóptero, el empuje se genera hacia la parte de arriba del aparato. Si elevamos el morro, lo que hacemos es que el empuje esté dirigido hacia arriba y hacia atrás, de forma que en vez de avanzar, retrocederemos (y nuevamente, si sobrepasamos un límite, perderemos la sustentación). Para elevar el aparato, hay que aumentar el empuje de las palas, incrementando su ángulo de ataque (y por tercera vez, hasta un límite o si no...).

Y terminamos. Cuando Murdock para el motor, vemos que las palas se detienen bruscamente, y el helicóptero cae como una piedra. Durante el tiempo en el que el aparato cae, las palas permanecen quietas, hasta que Murdock vuelve a arrancar el motor, y sigue con sus locas maniobras. Bueno, aunque pueda parecer que esto es lo que pasaría si un helicóptero detiene su motor, en realidad no es así.

La transmisión de movimiento del motor a rotor no se realiza «a pelo» de forma directa, sino que se usa un sistema cuya función es similar al embrague de los coches: permite desacoplar la transmisión, y que las palas giren libremente. Esto es algo muy útil, ya que en caso de parada del motor en pleno vuelo (como vemos en la peli), las palas siguen girando por su propia inercia. Cuando el helicoptero cae (es inevitable), el flujo de aire ascendente hace girar las palas, entrando en un estado denominado como autorrotación, permitiendo que el piloto pueda controlar la caída, y aterrizar de forma segura («caer con estilo», como diría cierto personaje). Según he podido leer, el sistema está diseñado para que el «desembrague» se produzca de forma automática cuando la velocidad de rotación del motor es inferior a la del rotor, por lo que no hay posibilidad de que Murdock, al estar loco, decidiera mantener la transmisión y detener las palas de forma brusca.

Felices fiestas

2010-12-23T17:25:00.000+01:00

Me hubiera gustado publicar al menos un post más antes del parón de las fiestas que se avecinan, pero no ha podido ser. Para no dejaros con tanta sequía, y a raíz de todo el follón de la ley Sinde, os dejo un enlace a una entrada del blog Manzanas Entrelazadas, que creo que expresa muy bien el espíritu del acceso libre al conocimiento científico.

Felices fiestas a todos.

Eclipse de sol en Águila Roja

2010-12-04T11:52:00.000+01:00

Hace unas semanas, terminó la tercera temporada de la serie española Águila Roja (o la primera parte de la misma, no estoy seguro). En los últimos episodios, se produce un revuelo ante el inminente eclipse de sol, ya que según muchos (hay que tener en cuenta la mentalidad y supersticiones de la época), supondría el fin del mundo (aún hoy, hay quien afirma lo mismo cada vez que hay algún fenómeno astrononómico poco usual; poco hemos cambiado, por desgracia). La dos noches antes del eclipse, el Águila y su criado Sátur conversan en el tejado de su casa, y con la luna llena (o casi) al fondo. De hecho, Sátur se refiere a ella, mencionando que «ya está casi llena», y que sólo quedan dos días para el eclipse. Es decir, se da a entender que el eclipse se produce cuando la luna está completamente llena.

Sin embargo esto es un error de concepto enorme, ya que es justo al revés. Los eclipses se producen durante una luna nueva. Y es muy sencillo entender por qué. En nuestro vecindario inmediato, sólo tenemos una fuente de luz: el sól. Eso quiere decir que los planetas, satélites y demás cuerpos, sólo están iluminados por una cara, mientras que la otra permanece en la sombra. Cuando la luna está llena, vemos completamente su cara iluminada, y para eso es necesario que el sol esté justo detrás de nosotros. Sin embargo, como sabéis, durante un eclipse de sol, la luna se interpone entre nosotros y el sol. Sólo podemos ver la cara no iluminada de la luna, es decir, la luna está en fase de luna nueva.

Muy corto el post de hoy, pero creo que el error es tan obvio, y tan fácilmente entendible, que no se le puede dar más vueltas. Bueno sí. Probad vosotros mismos en una habitación con una sola luz, o al aire libre al atardecer (sin luces artificiales). Elegid un objeto cualquiera y miradlo de espaldas a la luz (sin que vuestra sombra lo tape), y después a contraluz. ¿Cuándo lo veis completamente iluminado? ¿Cuando os tapa la fuente de luz?

Hatsune Miku no es un holograma

2010-11-18T22:39:00.003+01:00

La semana pasada los medios se hicieron eco de una cantante virtual llamada Hatsune Miku, que causaba furor en Japón. Según muchos de ellos se trataba de un holograma que cantaba y bailaba, y en los noticiarios de televisión se mostraba un vídeo de un concierto donde veíamos una animación por ordenador de una chica con estética manga, bailando en un escenario, y aclamada por el público. Las alarmas saltaron inmediatamente en mi cabeza. ¿Un holograma? Precisamente hacía unas semanas, había aparecido en los medios otra noticia, sobre un sistema que permitía transmitir y refrescar una imagen holográfica cada 2 segundos, lo que era un avance extraordinario. Entonces ¿cómo era posible que en unos días, se haya pasado de un refresco de 2 segundos y una calidad de imagen bastante mejorable, a una animación perfecta? Pues fácil, no era posible. Lo que se ve en el vídeo no es un holograma.

Lo primero que hay que tener muy claro es qué es un holograma. Un holograma es una imagen tridimensional real. ¿Qué quiero decir con «real»? Pues que parezca un objeto que está realmente ahí, de forma que si me muevo alrededor de la imagen, la puedo ver desde varios ángulos. Fijáos que esta característica no aparece por ejemplo en la proyecciones 3D tan de moda ahora. Aunque se crea una ilusión de profundidad bastante real (haciendo que cada ojo vea una imagen ligeramente diferente), si nos desplazamos no podremos ver otros ángulos. Si un personaje mira a la cámara, parecerá que nos mira a nosotros, no importa dónde estemos. Con un holograma, sin embargo, si un personaje nos mira, al movernos alrededor de él dejará de mirarnos.

Entonces ¿qué era exactamente lo que se veía en el concierto? Pues no era más que una proyección convencional, sobre una pantalla transparente, situada en el escenario, entre los músicos y el público. Si veis con atención el vídeo que incluyo, podréis comprobar que se ve el público parcialmente reflejado en dicha pantalla. En algún plano, se ve el borde de la misma y la propia luz del proyector. Se aprecian sobre todo en los planos generales con mucha ilumunación (como el que hay a los pocos segundos del inicio). La animación en sí estaba hecha por ordenador, y según se indicaba en algún medio, el movimiento del personaje fue previamente capturado de una persona real.

Lo gracioso es que con toda la atención centrada en el personaje infográfico y su errónea clasificación como holograma, lo más interesante de la noticia (al menos para mí) pasó desapercibido. Resulta que la voz de Hatsune Miku no es real, es decir, no hay una cantante que ponga la voz al personaje (como sucede en las películas de animación). Quien «canta» es un software de síntesis de voz llamado Vocaloid. La voz no es es totalmente sintética, ya que se usan muestras de voz de una actriz de doblaje japonesa llamada Saki Fujita, pero el resto del trabajo (componer palabras, frases, y darles la entonación adecuada) lo hace el software, de forma similar a como funcionan los sintetizadores (instrumentos) modernos.

El que ley de gravedad de Newton no sea correcta, no es noticia

2010-11-09T10:19:00.000+01:00

Hace pocos días recibí un correo electrónico de uno de vosotros (gracias Carlos), comentándome una noticia aparecida en La Razón, en la cual unos científicos proponían una teoría diferente de gravedad, donde la disminución de la misma no es directamente proporcional al cuadrado de la distancia. El origen de esta idea está en la discrepancia entre determinadas observaciones, y lo que predice la teoría gravitatoria, como por ejemplo la velocidad de rotación de muchas galaxias. A la velocidad a la que rotan, la fuerza centrífuga sería superior a la gravitatoria, y las estrellas deberían dispersarse. Pero no lo hacen. Esta discrepancia se explica suponiendo la existencia de materia no observable directamente, denominada materia oscura. La idea de estos científicos es «¿por qué no suponer que la teoría gravitatoria está equivocada, en vez de que hay elementos no observados?». Y lo cierto es que cada vez que una teoría científica no corresponde con las observaciones, los científicos deben plantearse el mismo dilema: ¿está mal la teoría, o hay algo que no hemos tenido en cuenta?

El problema de la noticia es que sólo habla de la ley de gravitación universal de Newton, y entre otras cosas menciona: «La ley física más famosa de la historia, que parecía ser hasta ahora “intocable”, está en entredicho». Bueno, la verdad es que hace mucho que la ley de gravedad de Newton, no sólo se ha tocado y puesto en entredicho, sino que se ha demostrado que es incorrecta. De eso se encargo hace casi un siglo, un tal Albert Einstein, cuando publicó su teoria general de la relatividad.

Hace mucho, dediqué un post a la relatividad general (fue durante el primer año de vida de este blog). Allí conté los aspectos más conocidos (como la curvatura del espacio-tiempo). Lo que no comenté es que la relatividad general «sustituye» a la ley de gravitación de Newton. Al igual que la relatividad especial surgió al unificar la mecánica clásica y el electromagnetismo (que se contradecían entre sí), la relatividad general surgió al unificar la relatividad especial (y extenderla a sistemas de referencia no inerciales) y la gravedad clásica. Uno de los principios de la ley de gravitación universal, es la acción a distancia, que nos dice que la fuerza con la que interactuan varios cuerpos en un instante dado, depende de la posición relativa de esos cuerpos en ese mismo instante. A priori parece algo muy lógico (la gravedad actua a distancia, sin necesidad de que los cuerpos estén en contacto), pero hay un detalle importante a tener en cuenta: según este principio, la fuerza se transmite de forma instantánea. Sin embargo, una de las consecuencias de la relatividad especial es que ningún tipo de información o interacción puede viajar más rápido que la luz; por tanto la gravedad no puede actuar de forma instantánea, sino que debe propagarse a una velocidad finita, al igual que lo hace la luz.

10 años después de publicar su teoría especial de la relatividad, Einstein publicó en 1915 su teoría general de la misma. Entre otras cosas, resolvió un viejo problema de los astrónomos con el movimiento de Mercurio. En dos ocasiones comenté cómo las discrepancias entre las predicciones de la ley de gravitación de Newton y las observaciones realizadas, llevaron a los astrónomos a pensar que debía haber un planeta no descubierto, más cercano al sol que Mercurio (el mismo razonamiento condujo al descubrimiento de Neptuno). Sin embargo nadie era capaz de observar el dichoso planeta. Y eso es porque no existe. Las predicciones de movimiento de la relatividad general coinciden con las observaciones de Mercurio (y con el resto de planetas), por lo que podemos decir sin temor que la ley de gravitación de Newton es errónea. Si queremos hacer cálculos con la gravedad, debemos emplear las ecuaciones de la relatividad general.

¿Por qué se sigue enseñando entonces la ley de Newton en el colegio, si es incorrecta? Pues porque las matemáticas de la relatividad general son bastante complejas, ya que incluyen cálculo tensorial (el propio Einstein tuvo dificultades para aprenderlas, al desarrollar su teoría). Por el contrario, la fórmula de la ley de gravitación universal es muy sencilla (unas pocas multiplicaciones, una división, y una potencia), y es una aproximación suficientemente buena en la mayoría de los casos. Sólo en situaciones particulares, como la de Mercurio (por su proximidad a un cuerpo tan masivo como nuestro Sol), la diferencia entre la ley de Newton y la relatividad general es significativa.

Por tanto, hace casi un siglo que lo que la noticia califica como «la ley más famosa de la historia», fue más que tocada y puesta en entredicho; fue demostrada incorrecta. La teoría gravitatoria actual es la relatividad general, aunque en muchos casos podamos usar la sencilla ley de Newton como aproximación.

Superman: Leyes universales

2010-10-29T08:42:00.001+02:00

Hace poco pusieron en la tele un clásico: Superman. Al verla recordé un monólogo que ya desde pequeño me tenía extrañado. Al inicio de la peli, durante su viaje a la Tierra, el pequeño Kal-El recibe una formación de su padre Jor-El (que luego parece que olvida, ya que de adolescente no sabe quién es ni por qué tiene esos poderes). En el discurso podemos oir una frase que dice más o menos «cada una de las seis galaxias que vas a atravesar, tiene sus propias leyes que rigen espacio y tiempo». Tal y como lo dice, yo entiendo que se refiere a leyes físicas, y no a que cada galaxia tenga un gobierno y cosas así.

Pero tal afirmación va en contra de la ciencia más básica. Las leyes naturales que rigen el universo, y que la ciencia trata de descubrir, son (aunque parezca una perogrullada) universales. El mecanismo de la gravedad, por ejemplo, es igual aquí que en la galaxia de Andrómeda, o en el punto más alejado que nos podamos imaginar. No hay leyes físicas diferentes en cada galaxia.

¿Cómo podemos estar tan seguros si nunca hemos viajado tan lejos para comprobarlo? Pues con un razonamiento muy sencillo. La materia y energía está formada por partículas elementales. Todas las propiedades que podemos medir, todos los fenómenos que podemos observar, tienen su origen en la naturaleza intrínseca de dichas partículas. Existe la gravedad, porque es una propiedad de las partículas elementales. Existe la luz, porque existen los fotones, y son como son. El oxígeno y el hidrógeno se combinan para formar agua, por la distribución de electrones de sus capas externas. Los materiales tienen un punto de fusión y ebullición determinado, por la naturaleza de los enlaces entre sus átomos y moléculas, que viene determinado otra vez por la distribución de los electrones. Y así podemos seguir, y veremos que en última instancia, la causa primera de determinada propiedad o determinado fenómeno, son las propiedades intrínsecas de las partículas elementales. Y las partículas elementales son las mismas, en cualquier punto del universo.

Y nuevamente ¿cómo podemos saberlo? Bueno, aunque estén muy lejos, las galaxias se pueden observar, y podemos obtener información de ellas. El mero hecho de que podamos observarlas es consecuencia de que su luz (y demás radiación electromagnética), llega hasta nosotros. Es decir, recibimos fotones que se emitieron allí. Y obedecen a las mismas leyes que los que se generan por acá. También recibimos de otras galaxias rayos cósmicos, que como ya mencioné en alguna ocasión, son en su mayor parte protones y núcleos de helio (que a su vez son protones y neutrones). Y dichas partículas subatómicas son iguales que las que tenemos aquí.

Y es que la homogeneidad e isotropía del universo forma parte del principio cosmológico, y es algo respaldado por la evidencia empírica. Las leyes físicas son las mismas en cualquier rincón del universo. Aquí, o seis galaxias más allá.

MalaCiencia en Radio Villalba

2010-10-22T22:53:00.002+02:00

Pues sí, como podéis deducir por el título, MalaCiencia aparecerá en la radio, otra vez ([1] y [2]. Y en esta ocasióin, la idea es tener una sección fija en el programa «Muévete a tu bola» de Radio Villalba, que se emite los sábados de 16:30 a 18:00. Los que no viváis cerca de Villalba, podéis escuchar la emisión vía Internet.

Hoy ya hemos grabado mi primera intervención, por lo que mañana mismo podréis escucharme. Lo que no sé es a qué hora exacta será. Sé que muchos de vosotros no os pasáis por aquí el fin de semana, así que os enteraréis tarde. Pero como sólo será el primero de (espero) muchos programas, ya tendréis más ocasiones.

Iron Man 2: Elementos químicos

2010-10-13T20:00:00.000+02:00

Hace unos días ví la película Iron Man 2 (sí, atrás quedó el tiempo en el que podía ir a los estrenos; ahora tengo que esperar a que salgan en DVD). Como suele ser habitual cuando comento películas, series o cómics de superhéroes, no voy a meterme en la naturaleza misma del superhéroe en sí, sino en algún otro detalle. Como sabéis, Iron Man es Tony Stark, un genio multimillonario que construyó una armadura de combate que le proporciona fuerza, y lanza rayos repulsores con diversos usos (como volar o destrozar cosas). En la versión de la película, tiene incrustado en el pecho una especie de reactor nuclear que funciona con paladio. El reactor le mantiene vivo y proporciona energía a la armadura (todo eso se cuenta en la primera peli, obviamente).

Una de las tramas de la película es el envenenamiento por paladio que sufre poco a poco Tony Stark, al tener el cacharro ese en el pecho. Cerca del final de la película, descubre que su padre (fallecido hace tiempo) le había dejado oculto una especie de «plano» del átomo de un nuevo elemento químico. Estudiando dicho plano, deduce que ese nuevo elemento le permitirá alimentar el reactor de su pecho, sin envenenar su sangre. Así que se monta un acelerador de partículas casero, sintetiza el nuevo elemento, se lo mete en el reactor, y sale a combatir al supervillano de turno.

Lo primero que llama la atención es que se hace énfasis en el «plano» (camuflado como maqueta, pero a la vista) y en la «configuración» del átomo. Parece darse a entender que lo que hace único a ese elemento es la disposición espacial de neutrones y protones. Pero un elemento químico está determinado únicamente por el número de protones de su núcleo, y un isótopo de un elemento por el número de neutrones. No importa cómo estén colocados. Es más, ni siquiera podemos saber cómo están colocados, debido al conocido Principio de Indeterminación de Heisenberg. Lo más que podemos saber es cómo se distribuyen en capas los electrones que rodean al núcleo. Pero un elemento tiene siempre la misma distribución de electrones por capas. Es decir, todos los átomos de un elemento concreto, tendrán sus electrones distribuidos de igual forma.

Las cosas se ven mejor con ejemplo, así que vamos a mirar cómo es el carbono, concretamente el carbono-12, que es el más abundante en la naturaleza. El carbono-12 tiene un núcleo con 6 protones y 6 neutrones, rodeado por 6 electrones distribuidos en 2 capas, de forma que hay 2 electrones en la capa más «interna», y 4 en la más «externa». Esta última capa se divide a su vez en dos subcapas, de forma que cada una tiene 2 de los 4 electrones. Las propiedades químicas del átomo de carbono-12 vienen dadas sobre todo por la distribución de electrones, que es siempre la misma en todos los átomos de carbono-12 del universo. Esa distribución es así, por el hecho de que hay 6 electrones. Y el átomo tiene 6 electrones, porque el núcleo tiene 6 protones. Es decir, no hay forma de que los electrones se distribuyan de otra manera. Sabiendo que hay 6, ya sabemos cómo se distribuyen. Si, por ejemplo, estudiamos un átomo de carbono-14, veremos que pese a que tiene 2 neutrones más que su «primo» (siendo radiactivo), al tener el mismo número de electrones (y protones), su distribución por capas es la misma.

Resumiendo un poco, un isótopo concreto de un elemento químico determinado, está perfectamente definido por en número de protones y neutrones de su núcleo. No es necesaria más información, ni un plano de su disposición espacial. Basta con dos numeritos, llamados número atómico (que nos indica el número de protones) y número másico (que nos indica el número de protones y neutrones).

Un detalle curioso es el hecho de que Tony Stark deduce las propiedades del nuevo elemento, contemplando su diagrama. Ciertamente, las propiedades de todo elemento dependen de cómo es el átomo. El número de neutrones y protones determina la estabilidad del mismo (si es radiactivo o no). La disposición de sus electrones determinan sus propiedades químicas, como la forma en la que se enlaza con otros átomos. Y eso a su vez determina características más macroscópicas, como la dureza, la densidad, el color, etc. Pero de momento no hay ninguna regla que nos permita saber la mayoría de propiedades de un elemento a partir de sus números atómico y másico. Si miráis en la Wikipedia algún elemento sintético del que sólo se hayan producido cantidades microscópicas y efímeras, como el rutherfordio o el dubnio, veréis que indica que se desconocen cosas tan básicas como su apariencia o su estado a temperatura ambiente, y sólo se habla de posibilidades. Pero Tony Stark deduce en unos segundos las propiedades de un elemento nuevo mirando cómo es el átomo.

Bueno, hay una propiedad que sí se puede deducir fácilmente del elemento nuevo, y es que sería radiactivo, y con un periodo de semidesintegración muy corto. Y es que cualquier elemento químico nuevo debe ser necesariamente un elemento transactínido, esto es, un elemento que esté más allá de los actínidos en la tabla periódica. Si recordáis la química del colegio, la tabla periódica ordena todos los elementos según su número atómico (el número de protones de su núcleo, recordad). Y resulta que no hay ningún hueco hasta el último elemento conocido a día de hoy, el ununoctio (número atómico 118). Por tanto, el elemento nuevo sintetizado por Tony Stark debe tener un número atómico mayor. Y un elemento así sería inestable, con una vida muy corta, al igual que los demás transactínidos. El motivo es que con núcleos tan grandes, la interacción nuclear fuerte que mantiene unidos los protones y neutrones, deja de ser tan efectiva, y la probabilidad de que la repulsión electromagnética entre protones rompa el núcleo, es muy alta (explicación simplificada, que recordaréis de otro post). Los elementos transactínidos sintetizados hasta ahora tienen periodos de semidesintegración muy cortos. Y cuando digo muy cortos me refiero a segundos o menos aún. Además, al ser sintetizados en laboratorio, las cantidades conseguidas son microscópicas.

El elemento que vemos en la peli, sin embargo parece bastante estable, ya que como mínimo dura durante toda la confrontación final (y es de suponer que mucho más, ya que es lo que mantiene vivo al prota). La cantidad sintetizada es macroscópica, es decir, se puede ver y manipular a simple vista, cuando la realidad es que en un acelerador se producen cantidades microscópicas. Además, Tony Stark lo agarra con unas simples pinzas y lo contempla de cerca sin ninguna protección, pese a que debería de ser un elemento radiactivo (eso sí, lo hacen brillar con una bonita luz azulada).

Y no quiero terminar sin hablar de acelerador de partículas casero que construye, y la peculiar forma que tiene de ajustarlo. Usa un simple nivel para nivelar el aparato, colocando objetos debajo de él, y apunta un laser a ojo, haciendo girar una parte del invento con una enorme llave inglesa. Como imagino que supondréis, la precisión necesaria para hacer funcionar un acelerador de partículas, es bastante mayor que la que se puede conseguir con los medios que vemos.

2012: Neutrinos

2010-09-24T17:30:00.001+02:00

Por fin he tenido ocasión de ver la película 2012, que tanto me habéis recomendado (no por la película en sí, sino por su mala ciencia, claro). Pero no, no supera a The Core (es muy difícil, ya que el listón está muy alto). De momento, en este post me voy a centrar en el origen de la catástrofe: los neutrinos.

Al principio de la peli, vemos como un geólogo llega a una instalación subterránea, donde se encuentra con un astrofísico y le cuenta que debido a una erupción solar, el flujo de neutrinos procedente del Sol se ha duplicado. Es astrofísico le recuerda que los neutrinos apenas interactuan con la materia, pero éstos deben haber mutado en alguna nueva clase de partícula, y están calentando el nucleo terrestre. Ante la incredulidad del geólogo, le enseñan un tanque lleno de agua, que penetra a gran profundidad, con el líquido en ebullición.

He de decir que los primeros minutos me sorprendieron, pues hay bastante buena ciencia en ellos. Es cierto que los neutrinos son partículas elementales que apenas interactuan con la materia. Billones de ellos nos atraviesan cada segundo y no nos damos cuenta. Para que os hagáis una idea, es grosor que debería tener una pared de plomo, para detener la mitad de los neutrinos que la atraviesen, sería de ¡un año-luz! ¿Podéis imaginar algo semejante?

¿Cómo se pueden detectar entonces? Bueno, afortunadamente, «apenas interactuan con la materia» no es lo mismo que «no interactuan en absoluto». Dado que el número de ellos que nos atraviesan es tan elevado, si tenemos un objeto suficientemente grande, algún neutrino interactuará con él en un tiempo razonable. Por lo general se usan inmensos tanques con algún líquido que produzca algún efecto medible al ineractuar con neutrinos. Por ejemplo, en el caso del agua, si un neutrino golpea un electrón, éste adquiere una velocidad muy alta, superior a la de la luz en ese medio (ojo, menor que la velocidad de la luz en el vacío), de forma que emite luz (fenómeno conocido como radiación de Cherenkov). Como los rayos cósmicos producen el mismo efecto, estos tanques se colocan bajo tierra, a gran profundidad. Los rayos cósmicos no llegan ahí abajo, pero la mayoría de los neutrinos sí (apenas interactuan con la materia, ¿recordáis?). En la peli, el laboratorio donde detectan el fenónemo está bajo tierra, a unos 3 km de profundidad, lo que es coherente con la detección real de neutrinos.

También es cierto que el Sol es un emisor de neutrinos. Como he comentado muchas veces, en el interior de una estrella se producen reacciones nucleares que convierten el hidrógeno en helio. Como parte del proceso, algunos protones se transforman en neutrones, y en esa reacción se emite un neutrino. Como los neutrinos apenas interactúan con la materia, la mayoría de ellos llegan a la superficie sin problemas, donde continúan su camino.

Un comienzo con buena ciencia, que inmediatamente se derrumba cuando dicen que los neutrinos han «mutado», y que están calentando el interior de la Tierra, actuando como microondas. Bueno, las partículas elementales no mutan, al menos no en el sentido en el que se suele emplear la palabra, y que está relacionado con la biología. Si nos ponemos puristas y acudimos al diccionario, una mutación es simplemente un cambio (si bien, es muy extraño que un científico use la palabra «mutar» para expresar un cambio en una partícula).

¿Puede una partícula elemental cambiar? Sí. Algunas partículas son inestables, y sufren una desintegración. Pondré un ejemplo familiar, aunque no se trate de una partícula elemental: el neutrón, si no forma parte de un núcleo atómico, es inestable, con una vida media de algo menos de 15 minutos, y se desintegra en un protón, un electrón y un antineutrino. Si nos restringimos a partículas elementales, podemos pensar en el muón, con una vida media bastante más corta (un par de microsegundos), y que se desintegra (habitualmente) en un electrón, un neutrino y un antineutrino.

Los neutrinos son partículas estables, como los electrones o los fotones, y no se desintegran. Sin embargo, sí que pueden experimentar un cambio. Veréis, durante todo este rato he estado hablando de neutrinos, así sin más, pero resulta que hay tres tipos de neutrinos: el neutrino electrónico, el neutrino muónico y el neutrino tauónico (los nombres provienen de sus tres partículas asociadas: el electrón, el muón, y el tauón), cada uno de ellos con su propia antipartícula. Un neutrino puede cambiar de un tipo a otro, de forma espontánea, fenómeno conocido como oscilación de neutrinos. Sin embargo, los tres tipos de neutrinos tienen en común su casi nula interacción con la materia.

Vemos que no hay ninguna forma conocida en la que unos neutrinos puedan transformarse así sin más en alguna otra partícula, que produzca los efectos que vemos en la peli. Pero ¿no se trata de eso? ¿de que descubren un fenómeno nuevo y desconocido? Sí, pero si entendéis por qué los neutrinos interactuan tan poco con la materia, veréis que aunque ciertamente nos queda mucho por descubrir en el mundo de la mecánica cuántica, el que un neutrino se transforme de esa manera no parece plausible.

En el universo existen únicamente cuátro tipo de interacciones: la gravedad, el electromagnetismo, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil. Sí, sólo 4. El neutrino sólo es afectado por la gravedad y la interacción nuclear débil, y si en el mundo cuántico la gravedad tiene poca relevancia, menos la tendrá en el caso del neutrino, con su minúscula masa en comparación con el resto de partículas. Así que sólo tenemos la interacción nuclear débil. Vale ¿y? Bueno, pues que la distancia a la que esta interacción puede actuar de forma efectiva, es muy muy pequeña.

Como sabéis, la gravedad y el electromagnetismo tienen un rango infinito, si bien, dependiendo de las masas o cargas involucradas, podemos despreciar sus efectos a partir de cierta distancia. A distancias subatómicas, el efecto del electromagnetismo siempre es relevante. Podemos decir que es la interacción electromagnética la que mantiene los electrones alrededor del núcleo, y la que mantiene los átomos y moléculas en su sitio. Además, esta interacción es la que nos permite ver, pues los fotones, aunque no tienen carga eléctrica, sí que se ven afectados por la interacción electromagnética (de hecho, podemos decir que son la interacción electromagnética), «rebotando» en la capa de electrones de los átomos de los objetos que vemos, para ir a nuestros ojos.

La interacción fuerte tiene un alcance muy pequeño, del orden del tamaño de un núcleo atómico. Es precisamente esta fuerza la que mantiene a los protones y neutrones bien juntitos en el núcleo, pese a que la interacción electromagnética ejerce una fuerza de repulsión enorme entre los protones (recordad que los protones tienen carga eléctrica). Para que partículas libres interaccionen entre sí con la interacción fuerte, deben acercarse bastante.

Pero el rango de la interacción débil es mucho menor. Unas mil veces menor que el tamaño de un núcleo atómico. Para que unas partículas sueltas interaccionen entre sí con la interacción débil, tienen que acercarse muchísimo más. Podemos decir que practicamente tendrían que «chocar de frente». Y la materia está prácticamente hueca. La distancia entre los electrones y el núcleo de un átomo es enorme, comparados con su tamaño (unas 100.000 veces el tamaño del núcleo). Y la distancia entre átomos es mayor aún. Una partícula que sólo se vea afectada por la interacción débil, atravesaría átomos sin problemas, ya que la probabilidad de colisionar directamente con otra partícula, es muy pequeña. Y por eso los neutrinos apenas interaccionan con la materia.

Señales del Futuro: Determinismo

2010-08-23T21:14:00.000+02:00

Hace poco tuve ocasión de ver la película Señales del futuro (lo sé, voy con mucho retraso en cuanto a pelis se refiere). El protagonista (Nicolas Cage) es un profesor de astrofísica del MIT, y al principio de la peli le vemos dar una charla a sus alumnos sobre el determinismo. Utilizando como ejemplo el hecho de que la distancia de la Tierra al Sol es la adecuada para permitir la vida tal y como la conocemos, expone dos concepciones contrapuestas: en una de ellas, el determinismo, todo ocurre por un motivo; en la otra, todo ocurre por azar.

Sin embargo, el personaje está exponiendo un concepto de determinismo que difícilmente podría enseñarse en una clase de astrofísica (o de ciencias en general), ya que no se trata de determinismo científico. Al usar el ejemplo de la Tierra, y plantear si el hecho de que haya vida en nuestro planeta es simple azar o hay algún propósito detrás, en realidad lo que está planteando es si existe algún tipo de «mano oculta» o «diseñador inteligente» que ha colocado cada elemento de la creación con un propósito determinado.

Como ya expliqué hace tiempo, el determinismo científico lo que nos dice es que todo tiene una causa. Pero no un propósito, una causa (que no es lo mismo). Si pudiéramos conocer todas las leyes físicas del universo, y pudieramos conocer el estado de todas las partículas que forman el universo en un instante dado, podríamos saber la evolución del mismo de forma determinista, o lo que es lo mismo, podríamos predecir el futuro. Obviamente, nunca podremos conocer el estado del universo con tanto detalle, y a día de hoy, ni conocemos todas las leyes que lo rigen, con total exactitud (y podríamos discutir si podríamos conseguirlo o no, pero eso es otra historia), por lo que habrá muchos efectos que no podemos predecir. Y a eso lo llamamos azar.

Fijáos que desde un punto de vista científico, el determinismo y el azar no son concepciones contrapuestas, sino que conviven perfectamente. El azar aparece por nuestra limitación a la hora de predecir cosas. Un ejemplo muy sencillo sería el lanzar una moneda al aire. No podemos predecir qué ocurrirá, salvo que la moneda se elevará, caerá, y se apoyará sobre una de sus caras, exponiendo lo que llamamos la cara o la cruz (o tal vez, con muy poca probabilidad, podría caer de canto). Sin embargo, sabemos que la caída de la moneda está determinada por la velocidad inicial con la que se lanza, su velociad angular inicial, la densidad y viscosidad del aire, el coeficiente de rozamiento, la altura a la que el lanzador recoge la moneda, y otros factores que seguramente esté olvidando. No conocemos con detalle todos esos factores, por lo que no podemos predecir qué saldrá en la moneda. Así que decimos que es azar. Pero el resultado está determinado por el estado inicial del sistema.

Volviendo a la cuestión de la vida en la Tierra, seguro que mucha gente se preguntará por qué estamos aquí. ¿Cuáles son las probabilidades de que un planeta esté a la distancia adecuada de una estrella, que contenga la «materia prima» necesaria, y que se den las condiciones para que pueda aparecer vida, y desarrollarse y evolucionar hasta que una de las especies tenga un nivel de inteligencia suficiente para desarrollar un pensamiento abstracto, y preguntarse precisamente eso? Bueno, llegados a este punto no puedo evitar recomendaros que leáis un interesante artículo sobre el tema en el estupendo blog de El Tamiz. Pero voy a intentar resumir la idea.

Pensemos en un ejemplo diferente. Por ejemplo, la lotería. Las probabilidades de que te toque son pequeñas, ¿verdad? Pensemos en una lotería tipo Lotería Nacional u ONCE (para los que no vivan en España, me refiero a que la organicación emite boletos con un número concreto de X cifras, y no existe la posibilidad de que salga en el sorteo un número para el que no existe boleto). Pensemos que se venden todos los números. ¿Cuál es la probabilidad de que a alguien le toque la lotería? Pues del 100%. El ganador se dirá a sí mismo que ha tenido mucha suerte, y se preguntará cuáles eran las probabilidades de que le tocara a él. Pero esas mismas preguntas se las haría cualquiera. El ganador puede pensar que es especial por haber ganado, pero sólo es uno de muchos que compraron un boleto. Y sabemos que a alguien le tenía que tocar sí o sí.

¿Qué probabilidades hay de que en un planeta aparezca vida como la nuestra? No lo sé, pero se calcula que nuestra galaxia tiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas, y que hay unos 100 mil millones de galaxias en el universo observable. Si las leyes de la física permiten que aparezca vida inteligente, no es tan extraño que estemos aquí.

Si nos ponemos más filosóficos, podemos ir más allá. Si las partículas elementales que forman el universo tuvieran propiedades ligeramente diferentes, seguramente no existiría el universo como tal. ¿Es azar que las propiedades de estas partículas sean tales que permitan formar átomos, y moléculas? Bueno, podemos pensar también que hay muchísimos otros universos, con concidiones iniciales diferentes. Pero sólo en unos pocos, como el nuestro, la materia es estable. Y en esos pocos universos, sólo en algunos pocos planetas aparece vida inteligente que se pregunta «¿Por qué?». Pero según la ciencia, no hay un porqué. Es simple azar.

Aprovecho para deciros que me voy de vacaciones a la playa (¡por fin!), por lo que estaré un tiempo desconectado. Hasta la vuelta.

Dora la Exploradora y la Vía Láctea

2010-08-13T08:00:00.000+02:00

A menos que tengáis niños, posiblemente no conozcáis la serie Dora la Exploradora. Se trata de una serie de dibujos, para público muy (pero muy) infantil, con tintes didácticos, y una mecánica repetitiva: Dora y el mono Botas deben ir a algún sitio para ayudar a alguien, usan su mapa (que canta una monótona canción: "soy el mapa, el mapa, el mapa...") que les indica que deben pasar por tres lugares (que repiten varias veces), por el camino se encuentran con obstáculos que deben superar con cosas que hay en su mochila (que también canta su monónota canción, "Moooochila, moooooochila"), se encuentran con el zorro Swiper que intenta robarles pero auyentan repitiendo varias veces "Swiper, no robes", y finalmente llegan a su destino (donde también cantan una monónota canción: "Lo hicimos, lo hicimos, lo hicimos...").

Antes de que digáis «¿Qué más da la mala ciencia que pueda haber aquí? Es una serie de dibujos para niños pequeños», os responderé que precisamente por eso es importante. La serie pretende ser didáctica, y los niños son esponjas de conocimientos, aunque estén equivocados. Así que vayamos al grano. En un episodio, Dora y Botas tienen que ir a otro planeta, y el mapa les indica el camino. El primer sitio por el que deben pasar es la Vía Láctea, que aparece en el mapa como una pequeña galaxia espiral. Así, Dora y Botas despegan en un cohete, y se alejan de la Tierra, poniendo rumbo a esa galaxia que brilla en el cielo. El problema es que la Vía Láctea es nuestra galaxia. La Tierra (y todo nuestro sistema solar) está dentro de ella. Y ciertamente, desde la Tierra no la podemos ver como si estuviéramos fuera de ella.

Desde nuestro planeta podemos ver parte de nuestra propia galaxia. En una noche clara, lejos de las luces de ciudad, podemos distinguir claramente una banda brillante e irregular, que atraviesa el cielo. De hecho, el nombre de Vía Láctea proviene de esa franja de cielo. En la mitología griega, Zeus tenía la mala costumbre de ser infiel a su esposa Hera y liarse con mujeres mortales. Fruto de una de estas infidelidades, nació Heracles (Hércules). Hera, enfurecida rechazó al niño, pero Zeus aprovechó una ocasión que Hera dormía, para ponerle al bebé en el pecho. Cuando Hera despertó y vio al niño mamando, lo apartó, dejando un reguero de leche en el cielo. Los griegos identificaron esa banda brillante del cielo con la leche derramada de Hera. Precisamente, la palabra «galaxia» proviene del griego y significa «lacteo»

El término Vía Láctea se refiere a dos cosas: por un lado, es el nombre de esa banda luminosa del cielo que he mencionado (y que en España también llamamos «Camino de Santiago»), y por otro, es el nombre de nuestra galaxia. Y en el fondo, resulta ser lo mismo. La luminosidad de la Vía Láctea (la banda en el cielo) es debida a la gran cantidad de estrellas que hay en ella. Y hay tantas estrellas porque esa banda corresponde al plano galáctico. Nuestra galaxia es una espiral barrada (una espiral cuyo centro es alargado, como una barra), y como muchas galaxias, tiene las proporciones de un disco. El diámetro de nuestra galaxia es de unos 100.000 años luz, mientras que su grosor es de tan sólo 1.000 años luz (aproximadamente). Cuando miramos la Vía Láctea, estamos viendo parte de nuestra propia galaxia «de canto».

«¿Y no puede ser que en la serie, cuando dijeron Vía Láctea, se refirieran a la banda del cielo, y no a la galaxia?». Pues no lo parece, ya que en todo momento nos mostraban una galaxia completa. De hecho, en una de las escenas, Dora y Botas, aún en la Tierra, miraban al cielo para ver la Vía Láctea, y se mostraba una pequeña galaxia en espiral. Y como podéis ver en las fotos que en puesto, la vista es bastante diferente.

Babylon 5: Movimiento circular uniforme

2010-07-19T18:00:00.003+02:00

Tras la filosofía del último post, vayamos a algo más sencillo, pero manteniendonos con series de ciencia ficción. Más de una vez os he mencionado la serie Babylon 5 (para mi gusto una de las mejores que jamás se haya hecho en televisión), y cómo los movimientos de naves en el espacio intentan ser más realistas. Así, vemos como los Starfuries terrestres tienen 16 propulsores orientados en direcciones perpendiculares y situados en los extremos de la nave, que activan independientemente para desplazar o rotar la nave.

Pero en el primer episodio de la quinta temporada hay un error destacable. Un exaltado se propone asesinar al protagonista, en medio de la ceremonia en la que se le nombrará presidente de la recien creada Alianza Interestelar. La ceremonia se desarrolla en el «mirador» de la estación, una sala situada en la parte más exterior de la misma, de forma que se puede ver el espacio a través de sus amplias ventanas. Como recordaréis, la estación espacial que da nombre a la serie, rota sobre sí misma para generar una pseudogravedad en su interior. La cuestión es que el asesino se hace con un Starfury y se coloca junto a la sala, apuntando casi a bocajarro a una ventana. Como la estación está en rotación, el Starfury debe realizar una trayectoria circular para mantener su posición con serpecto a la estación. Además, mantiene también su orientación, de forma que el «arriba» del piloto y de los ocupantes de la sala, se dirige hacia el eje de rotación de la estación, y el «abajo» hacia el exterior. Y para hacerlo, vemos que tiene únicamente encendidos los propulsores de un lado.

En realidad, si encendemos los propulsores de un lado, lo que haríamos sería desplazarnos lateralmente en línea recta y con aceleración constante. Para trazar una trayectoria circular a velocidad constante hay que hacer algo bastante diferente.

En el colegio nos enseñaron el movimiento circular uniforme, que es justo el movimiento que necesita seguir el Starfury del villano. Como su nombre indica, el objeto que se mueve sigue una trayectoria circular, y además lo realiza a velocidad constante. Si recordáis la Primera Ley de Newton, nos daremos cuenta de que para que el objeto siga una trayectoria curva, debe estar sometido a alguna fuerza, es decir, el objeto tiene una aceleración. Y eso es evidente: la aceleración es, por definición, la variación de la velocidad. Y la velocidad es una magnitud vectorial, es decir, que también tiene dirección y sentido. En un movimiento circular uniforme, el módulo de la velocidad es constante, pero su dirección está variando constantemente. De hecho, en toda trayectorua curva, hay una fuerza que varía la dirección de la velocidad (y por eso, el objeto no sigue una línea recta).

¿Cómo es la aceleración en un movimiento circular uniforme? Fácil, se trata de una aceleración que está dirigida en todo momento al centro de la circunferencia, y cuyo valor (módulo) es el cuadrado de la velocidad, dividido por el radio de la circunferencia: a=v²/r. Fijaos que aunque el módulo es constante, también la dirección de la aceleración está variando constantemente, pues apunta al centro de la circunferencia, esté donde esté el objeto en movimiento.

Es por eso por lo que la gravedad de un planeta puede mantener un cuerpo en órbita circular en torno a él (aunque en realidad, la mayoría de órbitas no son realmente circulares, sino elípticas en general). La gravedad es una fuerza que ejerce una aceleración dirigida hacia el centro del planeta, y que depende de la distancia. Si el cuerpo se desplaza a la velocidad y distancia adecuadas (las que cumplan la fórmula que he puesto antes), tendrá un movimiento circular uniforme.

Lo mismo ocurre con la fuerza centrífuga que simula la gravedad en Babylon 5 (o en cualquier otra estación espacial en rotación). En realidad, si usamos un sistema de referencia inercial (por ejemplo, un observador fuera de la estación, inmóvil respecto a ella), dicha fuerza no existe. Las paredes de la estación, al desplazarse en circulos, ejercen una fuerza centrípeta (dirigida al centro de giro) sobre nosotros, que nos mantienen en ese movimiento circular uniforme.

Así que, en realidad, para que el Starfury mantenga su posición respecto a la sala de la estación, debería encender los propulsores que le empujen hacia el eje de rotación de la estación, es decir, los propulsores de «abajo», para que le empujen hacia «arriba».

Star Trek: Transportadores

2010-06-30T13:53:00.002+02:00

Ya que el último post fue sobre la última peli de Star Trek, voy a mencionar una tecnología omnipresente en las series y películas Trek, pero que nunca podría funcionar tal y como nos lo plantean: el teletransporte. Como curiosidad, el transportador (como lo llaman en la serie) apareció por cuestiones de presupuesto y logística a la hora de rodar la serie. Es mucho más sencillo hacer que la gente aparezca y desaparezca (con algún efecto especial resultón), que construir maquetas y decorados para que una lanzadera o el propio Enterprise aterrizara (que era la idea original). Lo gracioso es que a los pocos episodios, ya tenían listo un decorado para la lanzadera, por lo que empezaron a usarla también en sus desplazamientos.

Bueno, a lo que vamos. El funcionamiento del transportador es el siguiente: se escanea de alguna forma el objeto o persona a transportar, obteniendo la información de todas y cada una de sus partículas, se desintegra el objeto, se transmite la información a otro sitio, y allí se reconstruye todo, de alguna forma.

A los que os suene algo eso del Principio de Indeterminación de Heisenberg, os habréis dado cuenta de uno de los problemas. Sencillamente no podemos obtener toda la información de todas las partículas que forman un objeto. El principio de incertidumbre nos lo impide, y si no podemos obtener toda la información, lo que se reconstruya en el destino no será una copia idéntica de lo que había en el origen. Tal vez haya quien piense que se trate de una limitación temporal, debido a nuestra tecnología actual, pero como comenté en un par de ocasiones, la indeterminación no es debida a nuestra forma de medir el estado de una partícula, sino a que la propia naturaleza es intrínsecamente «borrosa».

En el universo Trek, se supone que este problema es resuelto por un artilugio llamado «compensador de Heisenberg» que supuestamente permite saltarnos esa limitación. Pero no es más que un artificio de guion, tan irrealizable como una máquina de movimiento perpetuo (como Data).

¿Y el teletransporte cuántico? ¿No es algo que ya se ha experimentado? ¿No se puede hacer algo con eso? Pues no. La teleportación cuántica es algo complejo y largo de explicar, así que en vez de intentarlo, os mandaré directamente a un artículo de la web El Tamiz, donde lo explica de forma muy sencilla. Aunque tal vez sea recomendable que antes leáis todos los artículos anteriores de su serie Cuántica sin fórmulas (hace que la mecánica cuántica parezca fácil). Para los que no tengan tiempo, lo resumiré muy brevemente diciendo que la teleportación cuántica lo que «teleporta» es la información de una partícula a otra, que estan ligadas mediante entrelazamiento cuántico, lo que implica que en algún momento anterior, dichas partículas estaban juntas y fueron tratadas de manera deliberada para entrelazarlas. Eso quiere decir que si queremos aplicar la teleportación cuántica para transportar objetos, debemos tener en el destino un conjunto de partículas (bastante grande, ya lo veremos más adelante) que previamente han sido entrelazadas con otras que tengamos en el origen. Teniendo en cuenta que en la serie y las pelis, el teletransporte se puede hacer a y desde lugares que no cuentan con una sala de transporte (como la superficie de un planeta a explorar), parece evidente que la teleportación cuántica no es aplicable.

Vayamos a otro punto. En el universo Trek, no se transporta la materia, sino sólo la información. Esto queda patente en las constantes referencias a los «patrones» almacenados en el transportador, que pueden usarse desde improvisado salvavidas (como en el episodio de La Nueva Generación en el que el Scotty de la Serie Original es descubiento «conservado» en la memoria de un transportador), hasta como cura de enfermedades incurables (como en el episodio tambien de LNG en la que la doctora Pulanski contrae un virus envejecedor, y es restaurada con el transportador, que guardaba una «versión» de ella anterior a su infección). Hagámonos la siguiente pregunta ¿cuánto ocupa esa información?

Bueno, lo primero que habría que preguntarse es cuántas partículas tiene un cuerpo humano por termino medio. Si recordáis las clases de química del colegio, os sonará el Número de Avogadro y el concepto de mol. ¿No? Bueno, un mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantos átomos o moléculas como el número de Avogardro, que es aproximadamente 6,022·10²³. ¿Y cuánto es un mol? Pues cogéis el peso atómico del átomo o molécula en unidades de masa atómica, y cambiáis la unidad por gramos. Es decir, un mol de carbono serían 12g (la masa de un átomo de carbono-12 es de 12u), y uno de agua serían 18g (la molécula de agua tiene dos átomos de hidrógeno de 1u, y un átomo de oxígeno de 16u). Fijáos que unos pocos gramos de carbono o agua (constituyentes mayoritarios de nuestro cuerpo) tienen del orden de 10²³ componentes (átomos o moléculas). En la web del Jefferson Lab hay una estimación del número de átomos y moléculas de una persona de 70 kg, y es la friolera de 7·10²⁷. Una cifra de 27 ceros. Imaginemos que usamos sólo un bit para almacenar la información de una molécula (algo claramente insuficiente). Necesitaríamos 7.000 Yottabits. ¿Lo cualo? El prefijo yotta indica un factor de 10²⁴, por lo que un Yottabit es un billón de Terabits (y recordad que un Terabit son 1.000 Gigabits). Así que necesitamos almacenar 7.000 billones de Terabits. Además, necesitamos transmitir esa información de forma casi instantánea, y sin pérdidas, a su destino. Y eso que hemos supuesto un sólo bit por molécula, algo que como he dicho, es muy insuficiente.

Bien, hemos visto la imposibilidad de escanear un objeto a nivel subatómico y el problema de almacenar y transmitir dicha información. Ahora vayamos con la desintegración en el origen y la materialización en el destino. ¿Cómo hacerlo? Tal vez pueda parecer fácil desintegrar un objeto (aunque aún no sepamos cómo hacerlo), pero pensad en la materialización. Hay que «ensamblar» nuevamente el cuerpo, partícula a partícula, átomo a átomo. Y podemos fantasear con alguna tecnología que lo haga en la sala de transporte, pero ¿cómo hacerlo fuera de ella? Recordad que el trasportador se usa muchas veces (casi siempre, en realidad), para ir y venir desde la nave a la superficie de un planeta, donde no hay ningún artefacto que nos reconstruya o nos desintegre.

Otra pregunta que habría que hacerse es qué ocurre con las partículas a la hora de desintegrar el cuerpo, y de dónde se sacan para reintegrarlo. ¿Se convierte toda la masa en energía y viceversa? ¿Se transmuta la materia en otra (como aire) y viceversa? En el primer caso, aplicando la famosa ecuación de Einstein que relaciona masa y energía, E=m·c², 70 kg de materia serían 6,3·10¹⁸ julios, algo equivalente una detonación de miles de megatones. Esa energía se desprendería en la desintegración, y sería necesaria en la reintegración. Con la segunda opción, habría menos energía en juego, pero necesitaríamos reacciones nucleares para transmutar la materia.

Finalmente, voy a terminar con una cuestión filosófica. Ciertamente, se sale fuera de la temática del blog, pero es algo que siempre me he preguntado. Si te desintegran y luego reconstruyen tu cuerpo en otro lugar, ¿eres realmente tú el que aparece en el destino? ¿Te has teleportado o te han asesinado y creado un doble tuyo? Pensad en qué ocurriría si en el origen no se desintegra el cuerpo y sigue vivo. Tu no te habrías movido, pero habría un doble tuyo por ahí ¿no? ¿Y si en ese momento, para intentar arreglar las cosas, te pegan un tiro? ¿Sigues pensando que te has teleportado?

Star Trek: Una pizca de buena ciencia

2010-06-04T08:48:00.003+02:00

Hace poco tuve ocasión de ver la última pelicula de Star Trek. Como viejo trekkie debo decir que me encantó, y me pareció un acierto ese planteamiento que mezcla secuela y precuela, empezando a partir de la continuidad existente, pero haciendo un reinicio con varios cambios (y uno de ellos muy radical). Pero como sabéis, cuando menciono una película aquí es para hablar de ciencia. Y en este caso, de unos detalles de buena ciencia, que me sorprendieron gratamente (ya habrá tiempo de hablar en otro momento de la mala ciencia, que la hay).

Uno de ellos ocurre al principio de la peli. Cuando la enorme nave romulana ataca la nave de la Federación, hay una escena en la que una explosión abre una gran brecha en el casco, produciendo una descompresión que succiona a una tripulante hacia el exterior. La cámara sigue el movimiento de la chica, y cuando sale al espacio todo el estruendo y los gritos son sustituidos por el más absoluto silencio, pese a que vemos de fondo disparos de phasers, impactos en el casco y explosiones. Un pequeño toque de buena ciencia, aunque imagino que el motivo de haberlo hecho así es únicamente para dar mayor dramatismo, ya que el resto de escenas del exterior tiene sus inevitables efectos sonoros.

La otra escena que me llamó la atención fue cuando los protas intentan detener la perforadora romulana en Vulcano. Pongámonos en situación: la nave romulana, a varios kilómetros sobre la superficie del planeta Vulcano (tal vez algunos cientos), hace descender una estructura muy larga que penetra en la atmósfera, terminada en una plataforma desde la que se lanza un rayo que pretende excavar un agujero hasta el núcleo del planeta. El capitan del Enterprise (no, todavía no es Kirk) viaja en un trasbordador para reunirse con el capitán romulano a negociar, y como la nave interfiere en los teletransportadores, se lleva a Kirk, Sulu y al camisa roja de turno (hay que mostrar al espectador que lo que hacen es muy peligroso, y es tradición en Star Trek hacerlo mediante la muerte de un personaje irrelevante), para que aborden la plataforma en secreto.

Situación: la nave romulana y el transbordador están más allá de la atmósfera (con matices, ya lo detallaré luego). La plataforma a abordar está muy por debajo de ellos, dentro de la atmósfera. ¿Cómo lo hacen? Fácil: se equipan con sus respectivos trajes presurizados, un paracaídas (para el último tramo, claro), y se dejan caer. Simple y sorprendentemente correcto. Y es que esta escena desmonta dos falsas creencias que están muy arraigadas en la mayoría de la gente: la gravedad y las reentradas.

Contrariamente a la creencia popular, y como ya he comentado alguna vez, en el espacio sí que hay gravedad. El hecho de que los astronautas de un transbordador o la ISS floten, no se debe a la ausencia de fuerza gravitatoria, sino a que están en órbita, esto es, en caída libre alrededor de la Tierra. Y para estar en órbita hay que desplazarse a una velocidad determinada, dependiendo de la altura. La nave romulana no está en órbita. ¿Cómo lo sabemos? Pues porque se mantiene inmóvil sobre la superficie de Vulcano. ¿Y eso no es lo que hacen los satélites geoestacionarios? Sí, pero para que la velocidad del satélite coincida con la rotación de la Tierra, deben estar a unos 36.000 km. Eso es muchísima altura, teniendo en cuenta que el radio de la Tierra es de unos 6.400 km. Y vale, no estamos hablando de la Tierra, pero teniendo en cuenta que la madre humana de Spok vive en Vulcano, o que el propio Spok pasa gran parte de su vida entre la Tierra y una nave estelar acondicionada para humanos, hemos de suponer que las características físicas de Vulcano no son muy diferentes a las de la Tierra. Por tanto, la nave romulana no está realmente en órbita, sino que se mantiene «flotando» utilizando sus propulsores, y eso quiere decir que si nos dejamos caer, ciertamente caeremos.

Siendo puntillosos, hay un pequeño detalle de mala ciencia. El transbordador desde el que saltan los tres personajes, se está moviendo con respecto a la nave romulana. Despacio, pero se mueve. Eso quiere decir que los personajes no podrían caer verticalmente, sino en diagonal, manteniendo la velocidad horizontal inicial del transbordador, hasta que el rozamiento de la atmósfera los frenase.

Y la entrada en la atmósfera es la otra pequeña dosis de buena ciencia. Cuando los personajes saltan, están en el espacio, otra vez en silencio, salvo el sonido de una respiración y el clásico sonido del puente del Enterprise (¿quién dice que son necesarios efectos sonoros estruendosos para crear dramatismo y tensión?). Tras unos segundos, Chejov, que los está monitorizando desde el Enterprise, dice que están entrando en la atmósfera. Y efectivamente nos muestran a los personajes en caída, con un fondo azul y un ruido de aire en movimiento. ¿Cómo sobreviven a la reentrada? Bueno, la pregunta es ¿por qué no iban a sobrevivir?

La mayoría de la gente piensa que una reentrada en la atmósfera, siempre implica un calentamiento extremo, de forma que sin la protección adecuada, el objeto en cuestión arde. Y ciertamente todos los vehículos que hemos puesto en órbita deben sufrir temperaturas muy elevadas durante la reentrada, así como los ocasionales meteoros y meteoritos. Pero como ya expliqué en una ocasión, eso es debido a la elevadísima velocidad con la que entran en la atmósfera, que comprime y calienta el aire que hay «delante». Si se penetra en la atmósfera a una velocidad moderada, pues no hay problema. En la peli, pasan unos 30 segundos desde que saltan del transbordador, hasta que «entran» en la atmósfera. Si suponemos una aceleración gravitatoria similar a la terrestre (los famosos 9,8 m/s², aunque a esa altura sería algo menos), tendríamos que la velocidad de reentrada es de unos 294 m/s ó 1.058 km/h. Es una velocidad muy alta, algo superior a la velocidad de crucero de un avión de pasajeros, pero no es suficiente como para incinerar a los personajes. Para hacernos una idea, el record de velocidad en caída libre es de 274 m/s (desde unos 31 km de altura, más o menos).

Antes he entrecomillado la palabra «entrar», y es que la escena y la frase de Chejov, muestran un error muy común. La atmósfera no es una capa de aire que se interrumpe bruscamente a partir de cierta altura. La densidad va disminuyendo con la altura, pero incluso a órbitas bajas, sigue habiendo algo de aire. Muy poco, pero suficiente para tener efectos apreciables a largo plazo en satélites y vehículos, que necesitan rectificar su trayectoria mediante propulsores, o su altura disminuiría progresivamente (donde el aire es cada vez más denso, y... bueno, ya sabéis). Otra vez para hacernos una idea, la cápa más externa de la atmósfera terrestre se extiende hasta los 10.000 km, mientras que las órbitas bajas (que incluyen las del transbordador espacial y la ISS) oscilan entre los 200 y 1.200 km de altura. Y sí, ya sé que estamos hablando de otro planeta, pero el comportamiento de una atmósfera en este aspecto (la no interrupción brusca) es el mismo en cualquier planeta (que la tenga, claro).

Bueno, tal vez este error sea inevitable si queremos economizar el lenguaje. «Han entrado en la atmósfera», es una frase corta y clara. La alternativa sería «han alcanzado una altura en la que la densidad del aire es suficiente para frenarles de forma efectiva», y parece más una parrafada digna de Data.

Routers en Smallville

2010-05-21T08:14:00.000+02:00

Hace unas semanas terminé de ver la octava temporada de Smallville, una serie donde la informática tiene la misma irrealidad que los poderes de Clark y compañía. Hubo un episodio que me llamo especialmente la atención en este aspecto. Para los que no sigan mucho la serie, Lex Luthor ya es el villano desalmado que conocemos del cómic, aunque durante esta temporada está desaparecido. Los protas intentan localizarlo de vez en cuando, especialmente Oliver Queen a.k.a Flecha Verde, que está obsesionado con él, al averiguar que la muerte de sus padres cuando era niño, no fue un accidente, sino que estuvo orquestada por el padre de Lex.

La cuestión es que en el episodio 10 de la 8ª temporada, Oliver le pide a Clark que sustraiga un router por el que pasó un e-mail enviado por Lex a su sucesora en la LuthorCorp, para poder rastrear su origen. Clark lo hace, y router en mano se reune con él. Pero en vez de entregárselo le da una charla sobre lo obsesionado que está, y toda esa moralina, y al final se va con el router. Pero como Oliver es muy listo, había contratado a un hacker, y a escondidas, descargó la información del router vía Wi-Fi, mientras Clark y Oliver hablaban.

Bueno, empecemos por lo básico. Durante la conversación entre Clark y Oliver, Clark tiene el router bajo el brazo en todo momento. Así que la pregunta que hay que hacerse es ¿cómo demonios puede nadie interactuar con un router apagado? Porque no hay ningún motivo por el que Clark cargara con el aparato encendido, aún suponiendo que el router en cuestión tuviera una batería como si fuera un portátil (que es mucho suponer, ya que creo que no se fabrican «routers portátiles»).

Sigamos con lo más sutil. ¿Qué es un router? Bueno, un router (o encaminador, como los llamábamos en la universidad, hace ya más de una década) es un dispositivo realtivamente sencillo, pero vital para el funcionamiento de una red medianamente compleja. Se trata de un aparato con varios puertos (conectores donde enchufar cables de red, para entendernos), y que únicamente encamina el tráfico de datos. Todo elemento de red tiene una dirección IP que lo identifica. Los datos se transmiten por la red en forma de paquetes, y cada paquete lleva (entre otras cosas) la información de las direcciones IP origen y destino. Cuando un paquete llega a uno de los puertos de un router, éste determina por qué otro puerto retransmitirlo, en función de estas direcciones. El proceso de decisión puede ser tan simple como consultar una tabla almacenada en la memoria o disco del router, o algo más complejo, como consultar a otros routers. En el caso de routers inalámbricos, basta con pensar que el espectro está dividido en canales, y que cada canal sería un puerto.

Un router «no sabe» dónde están los demás elementos de red, en el sentido geográfico. Sólo sabe que si le llega un paquete con destino a la dirección IP X, tiene que mandarlo por el puerto Y. Y por supuesto, no sabe dónde está lo que haya al otro extremo del cable. Por tanto, no nos puede decir dónde está ubicado físicamente el origen de un mensaje determinado.

El origen geográfico de un paquete de datos podría obtenerse a través de su dirección IP origen (y para obtener esta dirección no es estrictamente necesario hackear el router, sino que puede hacerse en el ordenador donde se ha leído el e-mail, si no se ha borrado). Y digo «podría» porque no siempre es posible. Hace tiempo expliqué qué era una URL y una dirección IP, y comenté más o menos cómo se podría hacer. En cualquier caso, requiere de un proceso de investigación adicional y laborioso, sobre todo si tenemos en cuenta que en este caso, Lex no quería ser encontrado (por lo que podemos descartar que el proveedor que utilizase tuviera sus verdaderos datos). Además, hoy en día puede ser bastante sencillo conectarse a la red sin dejar rastro, bien desde un cibercafé (ya que el ordenador no es nuestro), bien accediendo a alguna red Wi-Fi pública (ya que la dirección IP nos la asigna la propia red).

Los desplazamientos de Tao Pai Pai

2010-05-04T14:03:00.001+02:00

Hace algunos meses recibí un correo de uno de los lectores habituales (gracias Marcos), recordándome algunas cosas de la serie Bola de Dragón. Una de ellas era la peculiar forma de viajar que tenía Tao Pai Pai (según él, uno de los personajes mas flipados de toda la serie; y tiene razón). Para los que no recuerden mucho la serie, hay que retroceder a la época en la que Goku aún era un niño, concretamente a la saga del ejército Red Ribbon (Cinta Roja, aunque en el doblaje de Telemadrid se referían a él simplemente como el "ejército del General Red"). Tao Pai Pai era un asesino profesional al que dicho ejército contrata para matar a Goku. Para que veamos lo temible que es, en su primera intervención lucha sin manos contra uno de los oficiales (el también pintoresco General Blue) y lo mata de un único golpe con la lengua.

Bueno, a lo que ibamos. Para desplazarse largas distancias, Tao Pai Pai cogía un tronco de árbol, lo lanzaba en dirección a su destino, saltaba hacia el tronco y caía sobre él. Después, simplemente se dejaba llevar por la inercia del tronco, recorriendo enormes distancias. Creo que incluso en algún momento se mencionó una cifra superior a 2.000 km.

Veamos, en el colegio nos enseñaron lo que ocurría cuando se lanzaba un objeto. Como sabéis, en el lanzamiento se le proporciona una velocidad inicial, y tras ese momento, las principales fuerzas que actuan sobre el objeto son la gravedad y el rozamiento. En el colegio, normalmente nos decían que el rozamiento era despreciable, y así teníamos que la trayectoria formaba una parábola. En realidad, el rozamiento del aire no es tan despreciable, por lo que la trayectoria no será una parábola perfecta, y la distancia recorrida será menor (o mayor, si el proyectil está diseñado para tener cierta sustentación). Pero no vamos a calcular la fuerza con la que hay que lanzar un tronco para que recorra más de 2.000 km. Ya sabemos que los personajes de Bola de Dragón son imposiblemente fuertes. Lo importante es recordar que un objeto lanzado, no tiene propulsión propia. Está en caída libre. Sí, incluso cuando aún tiene una trayectoria ascendente, está en caída libre.

Hagamos un breve paréntesis. ¿Qué fuerzas actuan cuando estamos de pie sobre el suelo? Obviamente, tenemos la gravedad, que nos empuja hacia abajo contra el suelo. La integridad y solidez del suelo impide que nos hundamos en él, ejerciendo una fuerza opuesta que nos mantiene en nuestro sitio. Esta fuerza aparece siempre que el suelo nos «frene», impidiendo que estemos en caída libre. Es decir, siempre que el suelo mismo no esté también en caída libre (como por ejemplo, en un ascensor cuyos cables se hayan roto) o incluso con una aceleración descendente mayor. Fijáos que lo que nos mantiene pegados al suelo no es sólo la gravedad, sino el hecho de que el suelo no esté en caída libre.

Ahora volvamos a Tao Pai Pai. ¿Cómo se mantiene sobre el tronco? Pues en realidad, no puede hacerlo. Tanto él como el tronco sobre el que se «apoya», están en caída libre. Por tanto, Tao Pai Pai no está en realidad apoyado sobre el tronco. Como mucho, está cayendo solidariamente con él.

Y esto nos lleva a la siguiente cuestión. ¿Para qué demonios necesita lanzar un tronco? Una vez lanzado el proyectil, tiene que saltar sobre él. Pero el tronco ya está en el aire y alejándose, por lo que necesariamente, al saltar, tiene que hacerlo con una velocidad superior, para poder alcanzar el tronco. Y si puede saltar con una velocidad inicial superior a la del tronco, definitivamente puede llegar más lejos que el mismo. Podría viajar dando enormes saltos (al estilo Hulk), que creo seria igualmente impactante y desmoralizador para sus contrincantes.

Una curiosidad más. Al lanzar un objeto a tan enormes distancias, hay que tener en cuenta la fuerza de Coriolis. ¿Os acordáis de ella? La Tierra gira sobre sí misma, y eso hace que los proyectiles parezcan desviarse (en realidad, no es que el proyectil se desvíe, es que el suelo se desplaza). Así que Tao Pai Pai tendría que calcular dicho efecto a la hora de lanzar el tronco y saltar tras él.

Flotabilidad de los huevos pasados

2010-04-15T08:23:00.000+02:00

Imagino que es de todos conocido el clásico método para saber si un huevo es fresco o está algo pasado: se introduce el huevo en un recipiente lleno de agua del grifo, si se hunde, es fresco, y si flota, no lo es. Si preguntáis o buscáis en la red el motivo de este fenómeno, la explicación es siempre la misma: durante el proceso de deterioro del huevo se forman gases en su interior, que lo hacen flotar.

Sin embargo, esta explicación es incompleta, y nunca me satisfizo por completo. ¿Por qué? Bueno, hace tiempo expliqué por qué un cuerpo inmerso en un líquido, flota o se hunde. Para no repetir todo aquí, lo resumiré: si el cuerpo en cuestión tiene más densidad que el líquido, se hunde, y si tiene menos, flota. En el caso concreto de un huevo, si cuando está fresco se hunde, y a medida que se deteriora comienza a flotar, eso quiere decir que la densidad del huevo disminuye. Y la densidad es igual a la masa dividida entre el volumen (d=m/v), por lo que, o bien el huevo disminuye su masa, o bien aumenta su volumen (o ambas cosas).

Y aquí está el problema. Si pensamos que la cáscara es impermeable y rígida, entonces no importa lo que ocurra dentro del huevo, ni el gas que se genere. Si la cáscara es hermética, no hay ningún tipo de intercambio de materia entre el interior y el exterior, por lo que la masa no puede variar. Y si la cáscara es rígida, su volumen permanecerá constante.

Sin embargo, es un hecho que un huevo fresco se hunde y uno podrido flota. Por tanto, al menos una de nuestras hipótesis sobre la cáscara es falsa. O bien la cáscara no es realmente hermética, y el gas se filtra al exterior, perdiendo así masa el huevo, o bien la cáscara no es tan rígida, y el huevo se hincha por la presión de los gases en su interior, aumentando su volumen (o ambas cosas a la vez). ¿Cuál es la explicación correcta?

Pues hasta hace poco, ignoraba la respuesta. Podría haber intentado hacer el seguimiento de un huevo, midiendo su masa y volumen cada día, pero no tengo en casa una báscula con la suficiente sensibilidad, y mi afán de conocimiento no llegaba tan lejos como para gastarme el dinero en una. Con el volumen tenía un problema similar: en principio, basta con llenar un vaso de agua hasta rebosar, colocarlo dentro de un recipiente, sumergir el huevo (con cuidado de no meter los dedos, o estaríamos midiendo el volumen del huevo más el de la parte sumergida de los mismos), y medir el volumen de agua derramada en un vaso medidor de esos que hay en toda cocina. Pero claro, esos vasos tienen una marca cada 5 cl o cosas así, por lo que tampoco tienen la precisión necesaria.

Pero un día, escuchando la sección «Disfruta de la Ciencia», del programa Partiendo de Cero (del que ya os he hablado en más de una ocasión), Cayetano Gutierrez explicó que la cáscara no es totalmente hermética, y que el gas que se forma en el proceso de descomposición del huevo, la atraviesa. Por tanto, la masa disminuye, la densidad disminuye, y el huevo flota.

Bien. Una cosa menos a la que darle vueltas a la cabeza.

Escalas sísmicas

2010-03-30T08:34:00.002+02:00

Como lo prometido es deuda, vamos a hablar un poco de la forma de medir un terremoto y de las distintas escalas, especialmente la de Richter que tanto gusta a los medios, y su sucesora. Porque como mencioné hace dos posts, los periodistas parecen ignorar que la escala de Richter ya no se usa.

¿Cómo se puede expresar la intensidad o magnitud de un terremoto? Bueno, lo primero que hay que hacer es definir qué es exactamente la intensidad y la magnitud, ya que son conceptos diferentes, aunque relacionados (y muchas veces confundidos). La magnitud de un terremoto expresa la cantidad de energía liberada en el mismo. La intensidad, sin embargo, se refiere a los efectos locales del terremoto. El propio Charles Richter (el creador de la escala que lleva su nombre) explicaba esta diferencia usando la analogía de la radio: la magnitud sería la potencia emitida por la antena, y la intensidad sería la intensidad (valga la redundancia) de la señal que recibimos en un punto determinado.

Fijáos que entonces, la magnitud es unica para un terremoto dado, pero la intensidad varía según nos acercamos o alejamos del epicentro (la proyección en la superficie del centro del terremoto). También, terremotos de igual magnitud pueden tener distinta intensidad a la misma distancia del epicentro, si el hipocentro (el punto real donde se origina el terremoto) está a distinta profundidad. O simplemente, porque las características del terreno sean diferentes y atenúen más o menos las ondas sísmicas.

Así, tenemos dos tipos de escalas diferentes para medir un terremoto: escalas de magnitud y escalas de intensidad. Las escalas de intensidad se basan en la percepción del terremoto por parte de las personas, y en los efectos observados. Por su propia naturaleza, no pueden ser arbitrariamente precisas, ni podemos usar un aparato medidor, sino que simplemente se establecen una serie de niveles o grados de intensidad asociados a determinados efectos, y se les asigna un número. Por razones históricas, las escalas de intensidad suelen usar números romanos para expresar un valor. Una de las primeras escalas de este tipo fue la Rossi-Forel, que define 10 grados de intensidad. Actualmente no hay una única escala de intensidad adoptada de forma global, sino que se usan distintas escalas en distintas regiones, como la Escala de Mercalli Modificada (MM) en EEUU o la Escala Macrosísmica Europea (SME) en Europa (similares entre sí, y ambas con 12 grados).

Las escalas de magnitud, por el contrario, se basan en parámetros medidos por sismógrafos. Como sabéis, estos aparatos son sensibles a las oscilaciones, y nos indican con precisión la amplitud de la oscilación. Supongo que os preguntaréis ¿cómo se puede saber la magnitud de un terremoto si no hay un sismógrafo justo en el centro? Pues usando varios sismógrafos repartidos geográficamente, y calculando diferentes parámetros, cuya variación con la distancia es conocida.

Sin duda, la escala de magnitud más conocida es la de Richter. Su nombre formal es Escala de Magnitud Local (M_L), si bien los periódicos popularizaron el nombre de «escala de Richter», al ser creada por el sismólogo Charles Richter.

Antes de explicar cómo se calcula la intensidad en esta escala, debemos recordar algunos detalles sobre las ondas sísmicas (digo recordar, porque esto se estudiaba en lo que antes se conocía como BUP). Básicamente hay tres tipos de ondas sísmicas, llamadas ondas P, ondas S y ondas L, que se propagan a diferente velocidad. Las ondas P o primarias son ondas longitudinales, es decir, la oscilación se produce en la misma dirección de propagación, como ocurre con el sonido. Esto permite que se propaguen tanto en sólidos como en líquidos. Estas ondas son las más rápidas, y por tanto, las primeras en llegar. Las ondas S o secundarias son ondas transversales, es decir, la oscilación se produce en una dirección perpendicular a la dirección de propagación, como ocurre con una cuerda. Debido a ello, sólo pueden propagarse por sólidos. Estas ondas son algo más lentas que las P, y por tanto tardan más en llegar. Finalmente, las ondas L o superficiales, son ondas lentas de baja frecuencia (y por tanto, gran longitud de onda) que se propagan por la superficie, deformándola. Estas ondas son las últimas en llegar, y las que producen la mayor parte de los daños.

Bueno, sigamos. Charles Richter ideó una forma de determinar la magnitud de un terremoto, teniendo en cuenta la intensidad de las ondas P y S, y la separación entre ellas. Cuanto mayor es la amplitud medida en el sismógrafo, mayor es la magnitud. Pero también cuanto mayor es la separación temporal entre las ondas P y S, mayor es la magnitud. Fijaos que al ser las ondas S más lentas que las P, no sólo llegarán más tarde que éstas, sino que cuanto mayor sea el retraso, mayor será la distancia al hipocentro. Y a igualdad de intensidad registrada, el terremoto tiene más magnitud cuanto más lejos esté.

Richter empleo una fórmula logaritmica, es decir, a medida que aumentamos la magnitud en la escala, la energía liberada del terremoto aumenta de forma exponencial (de forma similar a los decibelios en sonido). Concretamente, un incremento en un grado corresponde una energía liberada unas 30 veces superior (un poco más, en realidad, 10^1,5 veces), y un incremento en dos grados, supone que la energía liberada es 1.000 veces superior (10³).

Pero la fórmula utilizada tiene un problema: se satura a partir de valores altos (en torno a 8,5) es decir, indica valores similares para terremotos de muy distinta intensidad. Debido a ello, se desarrolló una nueva escala: La escala sismológica de magnitud de momento (MMS o M_w). Ésta escala se basa en el concepto de momento sísmico, una magnitud que depende entre otras cosas del área afectada en la propia falla, y del desplazamiento medio. Por supuesto, estos valores no se pueden medir directamente, sino indirectamente a través de los datos recogidos por los sismógrafos, datos previamente conocidos del terreno, y realizando cálculos con todos ellos.

La escala se diseñó como sucesora de la de Richter y sigue la misma proporción que ésta (un incremento en un grado supone multiplicar por 10^1,5 la energía liberada). Es muy similar para valores medios, pero con la ventaja de no saturarse en valores altos. Es decir, es más precisa para grandes terremotos. Sin embargo, estas dos escalas sí que difieren en terremotos pequeños. A día de hoy, la MMS es la escala usada por el USGS para terremotos medianos y grandes.

Y así llegamos al origen de este post. Desde hace años, la magnitud de un terremoto digno de salir en las noticias, se expresa en la escala de magnitud de momento. Por norma general, se expresa simplemente como «X grados», y se ve que cuando pasa por los medios de comunicación, el redactor de turno añade la coletilla «en la escala de Richter» de forma totalmente gratuita, debido a su gran popularidad. Numéricamente, el error cometido no es muy grande, pero conceptualmente sí que lo es, pues el valor no está expresado en dicha escala.

Para saber más, os recomiendo la sección didáctica del USGS. Eso sí, está en inglés.

MalaCiencia cumple un lustro

2010-03-15T16:44:00.000+01:00

Sí, ya sé que había dicho que el siguiente post lo dedicaría a las escalas en las que se mide la magnitud de un terremoto, pero hoy es un día especial, ya que hace cinco años que este blog vio la luz. Mirando un poco el histórico, veo que las visitas diarias siguen más o menos igual (si bien se han incrementado puntualmente, debido al aluvión de visitas recientes que recibe el post que dediqué al HAARP), al igual que la periodicidad de un post semanal (aunque a veces me salte alguna semana), así que podría decirse que el blog ha alcanzado su madurez.

Y ya que ha salido el HAARP, vamos con la reflexión de cada cumpleaños de este blog: Hay mucha gente que está convencida de que existen determinadas conspiraciones orquestadas por gente y gobiernos muy poderosos, para hacer cosas terribles ocultando la verdad al pueblo. No sólo el mencionado HAARP, sino que hay gente que piensa que el hombre nunca llego a la Luna (y los alunizajes fueron un montaje), que los atentados del 11 S fueron orquestados por el propio gobierno americano, que las estelas de condensación de los aviones a reacción son en realidad experimentos en los que fumigan a la población con productos químicos, y muchas otras. Generalmente, los «creyentes» en estas teorías conspiratorias utilizan determinados elementos como pruebas, y rechazan cualquier otra evidencia que esté en su contra, por muy definitiva que sea. Aquello que está de acuerdo con su teoría es una prueba irrefutable, y aquello que no lo está es una prueba manipulada. Aquél que contradiga sus tesis, o ha sido engañado y hay que ayudarle a ver la verdad, o es un manipulador que forma parte de la conspiración.

¿En qué se diferencia esto de una religión? Pues la verdad es que en poco. La única diferencia que veo es que los teóricos de la conspiración intentan argumentar en base a «pruebas», cosa que no hacen las religiones. Pero cuanto se rebaten sus argumentos y se demuestra que sus pruebas son erróneas o irrelevantes, siguen creyendo lo mismo. Se trata entonces, igual que en la religión, de una cuestión de fe, y no de pruebas.

Terremotos

2010-03-09T08:42:00.002+01:00

Con tres terremotos de importancia en dos meses, parece obligado hablar de ellos un poco. Sobre todo cuando se menciona constantemente la escala de Richter (que ya no se usa) o uno lee todo tipo de afirmaciones gratuitas, como que se acerca el fin del mundo, que es culpa nuestra por maltratar el planeta, o que son provocados por un arma secreta de los malísimos EEUU.

Dejaré lo de las escalas en las que se mide la intensidad de un terremoto para otro día, y empecemos por lo más básico: ¿Por qué ocurren los terremotos? Bueno, antes de ponernos a ello vamos a recordar algo que nos enseñaron en el colegio: la tectónica de placas. Explicado de forma sencilla, la tectónica de placas nos dice que la corteza terrestre está fragmentada en grandes placas, llamadas placas tectónicas, que flotan sobre el manto y se desplazan (en realidad, lo que está fragmentado es la litosfera, que abarca algo más que la corteza, pero esta visión simplista nos sirve de momento).

Aunque las placas se desplazan, siempre hay contacto entre ellas. En las zonas donde las placas se separan, el manto rellena el hueco dejado, enfriándose para formar parte de la corteza. Esto ocurre por ejemplo en la dorsal atlántica, que corresponde a la separación de las placas norteamericana y sudamericana de las euroasiática y africana. Hace unos cientos de millones de años estos continentes formaban uno solo, y si observamos un mapa o una foto de satélite, se puede ver claramente como el contorno este del continente sudamericano y el contorno oeste del africano, parecen encajar como piezas de un puzzle. Desde entonces se han estado separando, y aún hoy en día siguen haciéndolo, lenta pero constantemente.

En las zonas donde las placas se aproximan, pueden ocurrir dos cosas. Un posibilidad es que una de las placas se doble y se hunda por debajo de la otra. Esto ocurre en el océano o en la costa, formando grandes fosas en el punto de unión, y elevaciones de terreno en la placa que queda encima. Este tipo de unión se produce, por ejemplo, entre la placa de Nazca y la placa sudamericana, formando la fosa de Perú-Chile y la cordillera de los Andes.

Otra posibilidad es que ambas placas queden más o menos a la misma altura, arrugándose en la línea de choque (como la carrocería de un coche), y formando también elevaciones de terreno. Esto ocurre en uniones continentales, como por ejemplo en la unión de la placa euroasiática con la placa india, formando el Himalaya.

Existe una tercera situación, que ya os podréis imaginar: uniones donde las placas ni se separan ni se acercan, sino que simplemente se desplazan lateralmente.

Bien, una vez visto esto, vayamos con los terremotos. La corteza terrestre no es tan rígida como nos puede parecer. Es elástica. En los bordes de unión de placas que no se estén separando, éstas se van comprimiendo, doblando, deformando; en resumen, acumulando energía elástica igual que un muelle. Y llega un momento en el que la dicha energía se libera, provocando un terremoto (como cuando ejerces fuerza sobre un muelle y luego lo sueltas).

Veamos ahora los últimos tres terremotos que han tenido gran cobertura en los medios, y dónde se han producido. Aquí mismo tenéis un dibujo con las principales placas y sus movimientos. Es una versión reducida del que hay en Wikimedia Commons, bastante más grande y que os recomiendo que veais. Observando este mapa vemos que Haití está junto al borde entre las placas norteamericana y la del caribe. Chile está en el unión de las placas de Nazca y sudamericana. Y Taiwan también está en la unión de dos placas. No es extraño, por tanto, que haya habido un terremoto en estas tres zonas.

Me consta además, por un compañero de trabajo chileno, que Chile es una zona muy activa sísmicamente, con unos 10 terremotos anuales de magnitud superior a 6, y numerosos temblores pequeños. De hecho, en Chile se produjo el mayor terremoto jamás registrado, en 1960, con una magnitud de 9,5.

Proximamente, ¿cómo se mide un terremoto?

Encélado y sus -370 ºC

2010-02-26T09:59:00.001+01:00

Ayer recibí un correo de un lector informándome de un par de errores en una noticia publicada en El Mundo (gracias Juan), sobre unas imágenes de Encélado (una de las lunas de Saturno) que han sido obtenidas por la sonda Cassini. Resulta que en algunas zonas de esta luna, surgen chorros de partículas de hielo hacia el espacio, y estas nuevas imágenes han aportado nuevos datos para estudiarlos.

El primer error que menciona Juan está en el pie de la foto que acompaña la noticia. Vemos una superficie rugosa con el lema «Una partícula captada en la luna Encélado». Vaya, pues vaya zoom tan extraordinario que debe tener la Cassini para poder ampliar a ese detalle una pequeña partícula. Como podéis sospechar, en realidad la imagen es de la superficie de Encélado, como se puede comprobar en la web del JPL.

El segundo error es mucho más grave, y por desgracia, bastante común. Citando a uno de los que participan en la misión Cassini, se dice: «En la Tierra estas hondonadas serían gélidas, pero son un agradable paraíso si se las compara con el ambiente de menos 370 grados centígrados a su alrededor». Atención, pregunta ¿pueden alcanzarse -370 ºC en algún lugar? Exacto, es totalmente imposible, porque dicha temperatura está por debajo del cero absoluto, la mínima temperatura posible (y que en realidad, la Tercera Ley de la Termodinámica nos impide alcanzar), que corresponde a −273,15 °C.

Es evidente lo que ha pasado, y una lectura rápida de la fuente original en el JPL nos lo confirma. En realidad se trata de -370 ºF, es decir, -223,33 ºC. Lo gracioso de todo es que en la declaración, el hombre dice 50 K (en el mundo de la astronomía se usan más los kelvins), si bien se aclara entre paréntesis que corresponde a -370 ºF. No sé qué es más grave, si desconocer a qué temperatura corresponde (al menos aproximadamente) el cero absoluto (o incluso desconocer por completo su existencia), o ignorar que en EEUU utilizan la escala Fahrenheit, que es diferente a la escala Celsius que utilizamos nosotros. Por que no es que se haya reproducido la cifra sin más, es que en la noticia se dice explícitamente que son grados centígrados, cuando no es así.

El error no aparece únicamente en El Mundo, y eso es lo más grave de todo. La redacción de la noticia proviene de la agencia EFE, y si buscais «menos 370 grados centígrados» en Google, descubriréis multitud de sitios donde se han limitado a copiar y pegar la noticia, sin percatarse del error. Y es realmente alarmante comprobar que no se trata sólo de medios generalistas, sino que aparece en sitios dedicados a la ciencia, como la web de la FECYT, Blogastronomía, o fys (del Colegio Oficial de Físicos). Ante esto, no puedo evitar hacer la misma reflexión que repite Josu en Malaprensa. ¿A esto se ha reducido la divulgación de noticias? ¿A copiar y pegar sin contrastar la información? (posiblemente ni eso, y en muchos casos se trate de un agregador automático que se alimente de varios feeds). Y añado de mi propia cosecha ¿tan bajo es nuestro nivel de cultura científica, que se cuela un error tan garrafal en tantos sitios?

El Quinto Elemento: Átomos solares ligeramente grasos

2010-02-16T08:27:00.001+01:00

Como los dos últimos envíos han sido bastante extensos, el de hoy va a ser algo más corto, ligero, y casi podría decirse que innecesario, pues muy poca gente podría tomarse en serio la frase que voy a comentar. Me estoy refiriendo a una escena de la película El Quinto Elemento, en la que están reconstruyendo un cuerpo alienígena (que finalmente resulta ser Milla Jovovich), y uno de los científicos dice que están utilizando «átomos solares ligeramente grasos».

¿Por dónde empezar? En varias ocasiones he comentado que las estrellas son enormes bolas de plasma, formadas sobre todo por hidrógeno, que se va transformando en helio mediante reacciones nucleares de fusión. Pueden contener algún que otro elemento, producto también de dichas reacciones o que ya estaban presentes en la nube de polvo original que formó la estrella (aunque en última instancia, todo elemento químico diferente del hidrógeno o el helio se originó en algún momento en el interior de una estrella). En el caso concreto de nuestro Sol, la composición es de un 73,46% de hidrógeno, un 24,85% de helio y un 1,69% de otros elementos, entre los que podemos destacar el oxígeno (0,77%) y el carbono (0,29%). Por tanto, un «átomo solar» no es más que ión (recordad que el plasma es gas ionizado) de hidrógeno o helio.

Y ¿qué es una grasa? Bueno, las grasas son unos tipos de lípidos denominados acilglicéridos, aunque a veces se emplea de forma coloquial para referirse a cualquier lípido en general.

En el colegio nos enseñaron un poco de química orgánica, y entre ella, el concepto de grasa. Si os acordáis, la química orgánica estudiaba las moléculas formadas por cadenas de carbono. Nos decían que un átomo de carbono tiene 4 enlaces, que podían usarse para unirse a otros átomos (bien de carbono, bien de otros elementos, como el hidrógeno), y el profesor pintaba bonitas cadenas de letras unidas por rayas. Lo primero que nos enseñaban eran moléculas formadas únicamente por átomos de carbono e hidrógeno y que se denominan alcanos. Nos contaban también que los nombres de las moléculas tenían una nomenclatura, donde el prefijo indicaba el número de átomos de carbono. Así, teníamos el metano (1 C), el etano (2 C), el propano (3 C), el butano (4 C), y a partir del pentano (5 C) ya usábamos los prefijos griegos de toda la vida (y que aprendimos en geometría).

Normalmente, tras esta introducción, nos enseñaban que si sustituíamos uno o más hidrógenos de un alcano, por grupos hidroxilo (OH^-, un átomo de hidógeno unido a uno de oxígeno al que el queda un enlace libre), obteníamos un alcohol. Estas moléculas seguían una nomenclatura muy similar a los alcanos, y así aprendimos lo que era el metanol, el etanol (aunque muchos ya supieran de él de forma experimental), el propanol, etc. Hay un alcohol que debemos destacar: el propanotriol, también llamado glicerol o glicerina, que es un alcohol de 3 carbonos (propa-) y tres grupos OH (-tri-ol).

Vamos a saltarnos los pasos intermedios con los que se nos introducía en la química orgánica, para llegar a los ácidos grasos. Un ácido graso es una cadena como las de los alcanos, pero en la que en uno de sus extremos hay un grupo carboxilo. ¿Y esto qué es? Pues es un grupo funcional formado por un átomo de carbono unido a uno de oxígeno (mediante un enlace doble), y a un grupo OH.

Y con esto ya llegamos a las grasas. Si a una molécula de glicerol le «enganchamos» uno o más ácidos grasos, tenemos una grasa. El enlace se produce en los grupos OH de cada molécula, de forma que queda un único oxígeno haciendo de «puente» entre ambas, y los dos átomos de hidrógeno y el de oxígeno sobrantes, forman una molécula de agua (H₂O, como imagino todos sabréis). Como la molécula de glicerol tiene tres grupos OH, se pueden enlazar uno, dos o tres ácidos grasos, y así tenemos tres tipos de acilglicéridos diferentes: monoacilglicéridos, diacilglicéridos y trialcilglicéridos (también conocidos como triglicéridos).

Tras este repaso, volvamos a la peli. ¿Qué es un átomo solar ligeramente graso? Pues sólo se me ocurre que sea algo así como un ión de hidrógeno o helio, unido a una grasa. Fijáos que «ligeramente graso» es un calificativo de «átomo solar», por lo que lo importante es el átomo de hidrógeno o de helio, y el resto de la molécula de grasa sería como un complemento (molécula que tiene varios átomos de hidrógeno). La expresión tiene tan poco sentido como hablar de una «silla amueblada».

Y sí, ya sé que es más que posible que los guionistas supieran que estaban diciendo una enorme chorrada, y lo hicieran a propósito por motivos humorísticos, pero ¿a que es divertido recordar un poco la química orgánica?

Un poco de radiactividad

2010-02-03T08:38:00.002+01:00

Estos días es noticia las candidaturas de diferentes ayuntamientos a tener un cementerio nuclear, y las numerosas y enérgicas protestas de gente en contra. Escuchando y leyendo declaraciones, puedo comprobar que hay bastante desconocimiento en general sobre todo lo que rodea la radiactividad, y se asocia inmediatamente a algo muy peligroso y dañino, tanto para el hombre como para el medio ambiente. Y sí, la radiactividad puede ser muy dañina, incluso letal, pero no es una fuerza irresistible que atraviesa todo. Se puede aislar, y de hecho, se hace.

¿Que es la radiactividad? Hace tiempo expliqué un poco qué es y que qué produce la radiactividad, pero no está de más recordarlo. Existen isótopos cuyos núcleos atómicos no son estables, por tener «demasiada energía». La naturaleza tiende siempre a la configuración menos energética, por lo que estos isótopos desprenden energía en forma de radiación electromagnética o partículas subatómicas. Durante este proceso, el núcleo ve modificado su número de protones o neutrones (o ambos). Si como resultado, se modifica el número de neutrones, se convierte en otro isótopo del mismo elemento. Y si se modifica el número de protones, el elemento químico cambia (la transmutación de la materia anhelada por los antiguos alquimistas).

Existen tres tipos de radiación: la radiación alfa, que consiste en núcleos de helio (dos protones y dos neutrones «juntitos»), la radiación beta, que consiste en electrones o positrones, y la radiación gamma, que es radiación electromagnética (es decir, fotones). La radiación alfa es muy energética, pero fácilmente bloqueable. Bastan unas hojas de papel para impedir su paso (pensad que después de todo, aunque ligeros, se trata de núcleos atómicos enteros). La radiación beta es algo más penetrante, pero sólo un poco más. Una lámina de aluminio puede deneterla sin problemas. La radiación gamma ya es harina de otro costal. Es muy penetrante y se necesitan barreras bastante más gruesas, y de materiales muy concretos, como el plomo o el hormigón.

¿Por qué es dañina la radiactividad? Bueno, la radiactividad es dañina porque es ionizante, es decir, es capaz de ionizar átomos. ¿Y eso qué quiere decir? Pues que cuando la radiación atraviesa la materia, puede arrancar electrones de los átomos que la componen, alterando algunas propiedades. Si eso ocurre con átomos que forman parte de una estructura celular, ésta puede resultar dañada. Y dependiendo de dónde esté el daño y de su cantidad, será más o menos perjudicial para el ser vivo afectado.

He mencionado la cantidad, y es que la radiactividad no escapa a la cita atribuida a Paracelso: «todo es veneno, nada es veneno; la diferencia está en la dosis» (o algo así; si alguno conoce la cita exacta, le agradecería que me corrigiera). El cuerpo humano puede soportar pequeñas dosis de radiactividad, y de hecho, las soporta diariamente. Existe radiactividad en la naturaleza, que no tiene nada que ver con la actividad humana ¿Os acordáis del artículo en el que comenté la datación por carbono-14? Todos los seres vivos (incluidos nosotros) tienen una cantidad de carbono-14 formando parte de su estructura, y el carbono-14 es un isótopo radiactivo. Y no es el único que podemos encontrar en la naturaleza.

En otro orden de cosas, el hombre utiliza elementos radiactivos y radiaciones ionizantes, para otros fines además de la energía nuclear, como por ejemplo en el campo de la medicina. Los famosos rayos X que se utilizan para realizar radiografías, es radiación ionizante. Y precisamente por eso el paciente se queda solo en la sala, en el momento de la irradiación (una única dosis no es dañina, pero una exposición diaria es otra cosa). La radioterapia utilizada en tratamientos para el cáncer consiste precisamente en matar los tejidos afectados mediante radiación ionizante (pudiendo utilizarse material radiactivo, dependiendo del tipo de tratamiento). Y hay métodos de diagnóstico que consisten en inyectar directamente un isótopo radiactivo en el paciente, que luego es fácilmente detectable desde el exterior, proporcionando información de «por dónde va». Por supuesto, todos estos elementos son manipulados con las debidas precauciones, y las salas donde se utilizan están convenientemente apantalladas.

Antes he mencionado que los isótopos radiactivos lo son porque sus núcleos tienen demasiada energía, y deben liberarla. ¿Qué ocurre cuando ya han emitido esa energía que les sobra? Todos los isótopos radiactivos, al emitir radiación se convierten en otros (recordad que el número de protones y neutrones del núcleo se ve alterado), que pueden ser radiactivos o no. Pero si es radiactivo tendrá que ir decayendo a su vez en otro. Finalmente, todo material radiactivo termina decayendo (directa o indirectamente) a isótopos estables no radiactivos. Existe un concepto llamado periodo de semidesintegración, llamado también semivida, que es intrínseco a cada isótopo radiactivo. Nos dice cuánto tiempo pasa hasta que la mitad del material ha decaído en otro isótopo diferente. Cuanto mayor sea el periodo de semidesintegración, más duradero será el material radiactivo, y cuanto menor sea, antes desaparecerá. Fijaos que todos los materiales radiactivos terminan desintegrándose con el tiempo, precisamente porque sus núcleos son inestables. No ocurre así con los elementos no radiactivos, que pueden durar indefinidamente.

Bueno, una vez hemos asimilado todo esto, vayamos el punto de la polémica: los residuos nucleares y su almacenamiento. En una central nuclear se fisionan elementos radiactivos (por lo general, uranio) para obtener energía. Para ello, el combustible nuclear se dispone en una serie de varillas que se intoducen en el reactor. Durante el proceso, se producen entre otras cosas, otros elementos radiactivos. Una varilla «gastada» contiene dichos elementos, además de parte del combustible nuclear original, que no se ha fisionado. Por otro lado, hay partes del reactor, herramientas y otros utensilios, que tras tanta exposición a la radiación, terminan por volverse algo radiactivos (no porque la radiactividad sea algo «contagioso», sino porque algunos núcleos atómicos, al absorber la radiación, sufren el proceso inverso, adquieren energía y se vuelven inestables). Y no sólo una central nuclear produce residuos radiactivos, sino que un hospital también puede generarlos, como hemos visto.

Los residuos radiactivos se dividen en tres grupos, según su emisión de radiación y su periodo de semidesintegración: de baja actividad, de media actividad y de alta actividad, siendo estos últimos los más peligrosos. Todos estos residuos deben ubicarse en un lugar seguro hasta que decaigan en elementos no radiactivos, y para eso están los vulgarmente llamados cementerios nucleares.

Las expresiones «desechos nucleares» y «cementerio nuclear» evocan algún tipo de bidón metálico lleno de un líquido brillante, que se vierte de cualquier forma en algún lugar condenado. Puede que hace unas décadas esta visión no estuviera demasiado alejada de la realidad, pero a día de hoy, el tratamiento de estos residuos es bien distinto. Precisamente, la misión de estos «cementerios» es almacenar estos residuos de forma que no causen daño al hombre y al medio ambiente en general. Hay dos tipos de estos almacenes: superficiales, para residuos de baja y media actividad, y profundos, para los de alta actividad. Estos almacenes no son simples naves industriales donde se amontonan los resiuduos, sino que están formados por paredes muy gruesas de hormigon, que impiden la salida de la radiación.

Los residuos en sí, también se recubren de hormigón para minimizar la radiación que alcanza el exterior (no olvidéis que se transportan de alguna manera hasta que llegan a su almacenamiento). Y así recubiertos, se introducen en el almacém, que proporciona aún más aislamiento. Si se toman todas las medidas necesarias, la radiactividad en el exterior del cementerio nuclear no debería ser superior a la radiactividad natural.

Con esto no quiero pintarlo todo de rosa. Los materiales radiactivos pueden llegar a ser muy peligrosos, pero precisamente por eso, se toman enormes medidas de seguridad en su uso. Y si se cumplen, no debería haber ningún problema.

La enésima máquina de movimiento perpetuo

2010-01-21T14:29:00.002+01:00

Poco antes del inicio de las pasadas fiestas, recibí un correo electrónico llamando mi atención sobre un artículo publicado en una web, sobre un nuevo diseño de automóvil eléctrico (gracias Javier). El artículo hace referencia a unos gráficos que no aparecen, dado que parece ser una versión resumida del original, que está publicado en otra web diferente.

El artículo en cuestión comienza hablando de la contaminación y poca eficiencia de los motores de combustión interna, y de que los motores eléctricos no son una solución en sí mismos, si la electricidad necesaria (para cargar las baterías) es generada también mediante combustión. Sigue con la descripción del diseño, que básicamente consiste en un motor eléctrico cuyo rotor, además de transmitir movimiento a las ruedas, está conectado al rotor de un generador eléctrico, que a su vez alimenta las baterías. La idea es que aunque sea necesaria una carga inicial de las baterías, el generador utilizará el movimiento del coche para recargarlas. Y según el autor, a partir de determinada velocidad, la energía producida por el generador será superior a la consumida por el motor. ¡Oh, vaya! Una máquina de movimiento perpetuo.

Lo que sigue son una serie de argumentaciones fácilmente rebatibles con un poco de conocimiento de física. Empieza repitiendo varias veces que no se está creando energía de la nada, sino que se está transformando la energía cinética del coche en energía eléctrica. Pero el autor parece olvidar que si extraemos la energía cinética de un cuerpo en movimiento, estamos disminuyendo su velocidad. Como recordaréis, en el colegio nos enseñaron que la energía cinética era la mitad del producto entre la masa y el cuadrado de la velocidad (E=(1/2)·m·v²). Así, si transformamos la energía cinética en eléctrica, la energía cinética debe disminuir (o estaremos violando la ley de conservación de la energía), y al hacerlo, la velocidad necesariamente debe disminuir (la masa no varía).

De hecho, este es el principio de los llamados frenos regenerativos que utilizan muchos vehículos eléctricos e híbridos. En vez de transformar la energía cinética en calor no aprovechable mediante fricción, como un freno convencional, se convierte en energía eléctrica mediante el propio motor eléctrico, que puede funcionar como generador, pudiendo así reutilizarla. El propio proceso de conversión de energía frena el rotor. Si alguna vez habéis tenido en vuestras manos una pequeña dinamo, de esas que se utilizaban en las bicicletas para alimentar el pequeño foco (no sé si se siguen usando ahora), os habréis dado cuenta de que la pequeña ruedecilla que se pone en contacto con el neumático, no gira libremente sino que hay que ejercer algo de fuerza. Y por mucho impulso que queramos darle, en cuanto dejamos de ejercer esa fuerza, la ruedecilla se detiene rápidamente.

Así que con un generador eléctrico conectado a las ruedas, lo que conseguimos es frenar el vehíclo, recuperando parte de la energía que hemos empleado en acelerarlo en primer lugar. Y digo parte porque es imposible recuperar toda. Una fracción de ella se ha perdido en forma de calor, debido a la fricción de las diversas partes móviles, y sobre todo, del aire. Además, ningún motor o generador eléctrico tiene una eficiencia del 100%, por lo que aunque no existiera rozamiento, tampoco podríamos recuperar toda la energía invertida.

Antes mencioné que según el autor, sólo se obtiene más energía del generador que la consumida por el motor, a partir de determinada velocidad. Según él, es debido a que al hecho de que al aumentar la velocidad aumenta la energía cinética (que es cierto), se suma el que cuesta menos energía mantener la velocidad, cuanto mayor sea ésta:

Además a una alta velocidad, se requiere una menor cantidad de energía para seguir impulsando el auto. Es por ello que el rendimiento de unos autos es de casi 40 kilómetros por galón en ciudad y de casi 65 kilómetros por galón en pista.

Pero esto es totalmente falso. El que el rendimiento de un automóvil disminuya mucho en la ciudad, se debe a que el vehículo está parte del tiempo parado, acelerando y frenando. Es obvio que un vehículo parado con el motor en marcha, consume combustible de forma innecesaria. Pero además, acelerar el vehículo requiere mucha más energía que simplemente mantener su marcha, y al frenar, estamos desperdiciando la energía empleada anteriormente, al disiparla en forma de calor (estamos pensando, claro, en un vehículo convencional). En ciudad se gasta mucha energía en cosas que no son mantener la velocidad del coche, y por eso el consumo se dispara. En carretera, sin embargo, una vez hemos adquirido la velocidad deseada, apenas la variaremos, y el comsumo de combustible será menor, ya que sólo consumimos energía para mantener la velocidad.

Por el contrario, manteniendo igual el resto de parámetros, a mayor velocidad, mayor energía consumimos. ¿Por qué es necesario seguir propulsando el coche para mantener la velocidad? Pues sobre todo, por la resistencia del aire. Y la resistencia que ofrece el aire aumenta con la velocidad, por lo que cuanto más rápido se desplace el vehículo, mayor fuerza debemos ejercer para mantener la velocidad, y por tanto, mayor consumo energético (recordemos que la energía es el producto de la fuerza por la distancia). Cualquier conductor experimentado habrá observado que para una misma marcha, a mayor velocidad mayor consumo, e incluso es algo que se enseña en las autoescuelas como motivación adicional para no correr demasiado en carretera (insisto en que la comparación debe hacerse con la misma marcha, ya que para una misma velocidad, con una marcha corta se consume más que con una larga, al estar el motor en un régimen mayor de revoluciones).

Para rematar, a pesar de que el autor intenta explicar que su invento no viola la primera ley de la termodinámica, nos ilustra con un supuesto contraejemplo de dicha ley:

Ahora, hay un hecho científico comprobado y demostrado que cuestiona que “la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”.
Un tipo de molino de energía eólica gira a una velocidad de 50 vueltas (o revoluciones) por minuto, que hacen girar el eje principal de la caja multiplicadora, convirtiendo estas 50 revoluciones por minuto en 1,800 revoluciones por minuto. Resultado 25,000 voltios, los cuales al rebotar en imanes de diferente intensidad multiplican estos 25,000 voltios en 450,000 voltios que pueden abastecer a 34,000 hogares.
Entonces, si la energía no se crea ni se destruye y solo se transforma. ¿Cómo es posible que 50 revoluciones se conviertan en 1,800 revoluciones? O ¿como es posible que 25,000 voltios se conviertan en 450,000 voltios?

¡Uf! Casi necesitaría un post entero para comentar este pequeño fragmento. Veamos, las cajas multiplicadoras no son más que sistemas de engranajes de toda la vida. Multiplican (o desmultiplican) la velocidad de giro de los ejes, pero nunca la energía. El principio básico de un engranaje es muy sencillo: dos ruedas dentadas de distinto tamaño están engranadas por los dientes, y puesto que la velocidad lineal en la zona de engranaje ha de ser la misma en ambas ruedas, la más pequeña gira más rápido que la grande. Pero eso no crea energía de la nada. Toda la energía que podamos extraer a la salida de la caja multiplicadora, debe ser proporcionada en la entrada (un poco más, de hecho, por el eterno problema de los rozamientos). Estos mecanismos no sirven para transformar o crear energía, sino para adecuar un régimen de velocidad a otro, o para multiplicar la fuerza (que no es lo mismo que la energía). Volviendo a las bicicletas (sí, de niño montaba mucho en ellas), los que hayáis usado alguna vez una con cambios, habréis comprobado que con el «piñon grande» se pueden subir cuestas con menos esfuerzo, y que con el «piñón pequeño» se obtiene más velocidad.

Pero la energía utilizada es la misma. Recordad: energía es fuerza por distancia (E=F·d). Una máquina simple de este tipo (como la palanca) nos permite «intercambiar» estas dos magnitudes. Podemos obtener más fuerza de la aplicada, a cambio de tener menos recorrido, y viceversa. Pero la energía que obtenemos en la salida es la misma que la proporcionada en la entrada (suponendo que no hay pérdidas).

Así que el tener un mecanismo que multiplica por 36 (1.800/50) la velocidad de giro, no está creando energía de la nada. Este incremento de velocidad angular es a costa de una disminución en la fuerza obtenida, que será 36 veces menor que la proporcionada en la entrada.

Veamos ahora el asunto de la energía eléctrica. La potencia eléctrica consumida por un circuito es el producto de su tensión por su intensidad: P=V·I, y como sabéis, la potencia es la energía consumida o producida por unidad de tiempo: P=E/t (en realidad, para corriente alterna, se añade un factor con operaciones trigonométricas, pero que únicamente depende de la frecuencia, fase y tiempo, y no es relevante para lo que voy a contar). Como podéis ver por la fórmula, si el voltaje aumenta y la corriente disminuye en la misma proporción, la potencia (y por tanto, la energía) se mantiene constante. Y esto es lo que hace precisamente un transformador eléctrico: modifica el voltaje, modificando también la intensidad de corriente. Así, si un transformador me cambia la tensión de 25.000 a 450.000 V, también está disminuyendo la intensidad de corriente, de forma que a la salida es 18 veces menor que a la entrada (450.000/25.000), y la energía no varía.

De hecho, es por este motivo por el que se utiliza muy alta tensión para el transporte de energía eléctrica. Todo conductor, cuando circula corriente eléctrica por él, se calienta debido al efecto Joule, siendo el calor producido directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente. En una línea de transmisión eléctrica, esta energía que se transforma en calor es energía que estamos perdiendo y que no llegará a su destino. Para minimizar esta pérdida, debemos utilizar intensidades de corriente lo más bajas posibles, lo que trae como consecuencia usar voltajes muy altos.

Por cierto, que el cambio de tensión no se realiza haciendo «rebotar» los voltios en diferentes imanes, como si fueran pelotas, sino utilizando la corriente de entrada para generar un campo magnético que induzca corrientes en otro conductor (que sería la salida). También me gustaría saber dónde esta ese molino tan extraordinario, que puede abastecer a 34.000 hogares él solito.

Por si no bastara con todo lo anterior, el autor se pone a la defensiva e insulta de forma preventiva a quien pudiera estar en desacuerdo con él, y además recurre al clásico argumento de «la ciencia ya se ha equivocado antes» y «X fue contracorriente y tenía razón». Y sí, la ciencia se ha equivocado y seguirá haciéndolo, pero avanza y se corrige a sí misma a base de contrastar la teoría con la realidad. Es la base del método científico. Así, si uno quiere refutar la primera ley de la termodinámica, no debe hacer discursos ni compararse con Copernico. Basta con construir una máquina de movimiento perpétuo de primera especie y mostrarla en funcionamiento ante una audiencia cualificada. Es muy sencillo.

El solsticio de invierno

2010-01-13T08:46:00.000+01:00

He tenido abandonado el blog durante estas fiestas (que espero lo hayáis pasado bien), pero tras esta pausa navideña volvemos a la carga. Y con un tema que tiene que ver mucho con ello: el solsticio de invierno. El lunes 21 de diciembre (ya del año pasado, claro) se publicó en el diario gratuito ADN una carta de un lector, que podéis ver escaneada aquí mismo. Reproduzco la primera frase:

El 21 de diciembre es uno de los días más especiales, no sólo porque es la noche más larga del año, sino también porque se celebra el solsticio de invierno, momento en que la tierra se encuentra más distante del Sol.

En una sola frase se cometen dos errores, uno garrafal y otro más sutil. No sé si es necesario comentar el gordo, ya que creo que todos sabéis que los solsticios y los equinoccios, y por tanto las estaciones, nada tienen que ver con la distancia de la Tierra al Sol, sino con la inclinación del eje terrestre. Es algo que ya expliqué en más de una ocasión. De hecho, mientras nosotros estamos ahora en invierno, en el hemisferio sur es verano.

El otro error es más sutil, pero imagino que consecuencia del anterior. Al decir que el día 21 no sólo es la noche más larga, sino también el solsticio, se da a entender que ambas cosas (la noche más larga y el solsticio) son sucesos independientes, que coinciden el mismo día por algún tipo de casualidad. Y no es así. El que la noche sea la más larga del año (y el día el más corto) es una consecuencia del solsticio. Ambos sucesos son inseparables. Pero claro, si uno cree que el solsticio es el día en que la Tierra está más lejos del Sol (en realidad, eso es el afelio), el que se produzca el mismo día que la noche más larga parece una coincidencia.

Insisto en que no se trata de un artículo redactado por algún periodista del diario, sino de una carta de un lector. Sin embargo, creo que debería haberse incluido una nota señalando el error (a modo de respuesta del periódico), o directamente escoger alguna otra carta de mensaje navideño similar.

The Core: Rotación del núcleo y su energía cinética

2009-12-21T22:00:00.000+01:00

Hoy vamos a retomar una vieja conocida, una película que podría considerarse la favorita de este blog (a falta de ver 2012). Se trata, cómo no, de nuestra querida The Core. Y vamos a centrarnos en el punto principal de su argumento: el nucleo terrestre deja de rotar, y como consecuencia nuestro campo magnético planetario se desvanece poco a poco. Unos intrépidos terranautas intentan «reactivarlo» con unas cabezas nucleares, y en el transcurso de la historia descubren que la causa de la detención del núcleo es un experimento militar: el DESTINI, un arma diseñada para producir terremotos, pero que tuvo este inesperado efecto secundario.

Vamos a plantearnos la siguiente pregunta ¿qué quiere decir exactamente que el núcleo ha dejado de rotar? Parece una tontería, pero pensadlo un momento. ¿A qué velocidad gira en núcleo? ¿Alguna idea? Pues gira a una velocidad aproximada de una vuelta cada día (sidéreo), es decir, gira a la misma velocidad que el resto del planeta (con algún matiz que luego comentaré). Es decir, un observador en la superficie de la Tierra (o sea, cualquiera de nosotros) vería al núcleo en reposo.

Y es que por los diálogos de la película, uno podría pensar que el núcleo gira a una velocidad considerablemente distinta a la del resto del planeta, y que el movimiento del que se habla en todo momento es con respecto a la superficie. Vemos que no es así, por tanto volvamos a pensar ¿qué quiere decir que el núcleo ha dejado de rotar? Pues la única posibilidad es que su rotación se detenga de forma absoluta (o dicho de otra forma más correcta, que en un sistema de referencia inercial, su rotación sea nula). Eso quiere decir que mientras la corteza terrestre (y el manto) realizan una revolución cada casi 24 horas (el «casi» es por la diferencia entre el día solar y el día sidéreo, que alguna vez expliqué), el nucleo permanece quieto.

En este caso, aparecería un problema adicional: la fricción entre el núcleo y el resto del planeta, tendería a igualar la rotación de ambas partes, de forma que con el paso del tiempo, el núcleo adquiriría movimiento y el resto de nuestro planeta disminuiría su velocidad de rotación. Ignoro en cuánto tiempo sucedería esta sincronización de rotaciones, y de hecho, se cree que a día de hoy el núcleo interno no gira exactamente a la misma velocidad que el resto del planeta, aunque esa diferencia es muy pequeña, ya que se estima que es de menos de un grado por año.

¿Cuánta energía hace falta para detener o rearrancar el núcleo? La fórmula de la energía cinética de un cuerpo en rotación es muy similar a la de un cuerpo desplazándose: E=(1/2)·I·ω², donde ω es la velocidad angular e I es una cosa llamada momento de inercia, que depende de la distribución de masa alrededor del eje de giro, y del que he hablado en más de una ocasión. La velocidad angular es bien conocida: una rotación cada 23 horas, 56 minutos y 4 segundos (duración de un día sidéreo). Calcular el momento de inercia es algo más complejo, ya que requiere conocer la distribución de la masa y realizar un cálculo integral. Aunque para el caso de una esfera homogénea, hay una fórmula sencilla que nos ahorra todo ese cálculo, el núcleo está dividido en dos partes, llamadas núcleo externo y núcleo interno, con densidades diferentes. Y estas densidades están sometidas a cierta incertidumbre. Así, se estima que el núcleo externo, que ese encuentra entre las cotas de 2.890 km y 5.100 km de profundidad, tiene una densidad entre 9,9 y 12,2 g/cm³, y que el núcleo interno (entre 5.100 y 6.378 km de profundidad) tiene una densidad entre 12,8 y 13,1 g/cm³.

Haciendo los cálculos pertinentes con los valores de menor densidad (para obtener la menor cifra posible), me sale una energía de 1,46·10²⁵ julios. Al ser tan grande, esta cifra se nos escapa, así que para hacernos una mejor idea, vamos a pasar esta cantidad a megatones. Un megatón es la energía liberada por la explosión de un millón de toneladas de TNT, y equivale a 4,184 petajulios (es decir, 4,184·10¹⁵ j). Por tanto, la energía cinética del núcleo es de 3.5·10⁹ megatones, es decir, 3.500 millones de megatones.

En la peli, se menciona que llevan 5 cabezas nucleares de 200 megatones cada una (aunque la mayor cabeza nuclear jamás construida en realidad es de sólo 100), es decir, una energía total de 1.000 megatones (un gigatón). Aún considerando que al final aumentan la capacidad de la última bomba un 30% (por medios imposibles, que ya comenté en su día), la energía de las bombas es algunos millones de veces inferior a la necesaria.

Bueno, rebajemos la cifra suponiendo que sólo se referían al núcleo interno. Tendríamos una energía de 1.25·10²³ j, es decir, unos 30 millones de megatones. Una energía 30.000 veces superior a la de las cabezas nucleares.

Y no olvidemos que no sólo hay que proporcionar esa energía para rearrancar el núcleo, sino que esa también es la energía que hay que extraer si éste se detiene. Como la energía ni se crea ni se destruye, toda esa energía que desaparece del núcleo cuando se detiene (recordemos, con una prueba del DESTINI), debe ir a algún sitio, y tener efectos más que apreciables en la superficie.

Un detalle más que quiero comentar, relacionado con todo esto: la premisa de la película, que el campo magnético terrestre es generado por la rotación del núcleo, no es del todo exacta. Aunque no se conoce en detalle el mecanismo que genera el campo magnético, se sabe que no es simplemente por la rotación del núcleo. Si así fuera, los cambios que ha experimentado el campo magnético terrestre a lo largo de la vida geológica de nuestro planeta, como inversiones de los polos, serían producidos por una variación en la rotación del núcleo, que en ocasiones llegaría a detenerse e invertirir su giro, y cosas así.

En realidad, las teorías actuales apuntan a que la causa sean las corrientes del núcleo externo. Como he mencionado antes, el núcleo está dividido en dos partes: un núcleo interno, que se cree es sólido, y un núcleo externo, líquido. En el núcleo externo se producen corrientes de convección, debido a las diferencias de temperatura, similar a las de un cazo de agua al fuego: el líquido de abajo está más caliente que el de arriba, y por tanto, menos denso. Esto hace que el líquido caliente suba, y el frío baje. Pero al subir, el líquido se enfría, y al bajar, se calienta, repitiéndose el ciclo mientras exista diferencia de temperatura. Este fenómeno, aparentemente sencillo, se complica con el hecho de que la Tierra rota, y la fuerza de Coriolis afecta a estas corrientes de convección, convirtiendo todo el sistema en algo muy complejo y difícil de modelar.

Manifiesto «En defensa de los derechos fundamentales en internet»

2009-12-03T10:43:00.001+01:00

Los que llevéis tiempo leyendo este blog sabéis que muy muy muy rara vez, de forma totalmente ocasional y extraordinaria, me he metido en asuntos que no tengan que ver directamente con la temática de este blog. Pero esta ocasión lo merece ya que me afecta no sólo a título personal, sino como profesional (algunos ya sabéis que me dedico al desarrollo de aplicaciones web). Por tanto, me sumo a la distribución del siguiente manifiesto:

Ante la inclusión en el Anteproyecto de Ley de Economía sostenible de modificaciones legislativas que afectan al libre ejercicio de las libertades de expresión, información y el derecho de acceso a la cultura a través de Internet, los periodistas, bloggers, usuarios, profesionales y creadores de internet manifestamos nuestra firme oposición al proyecto, y declaramos que…
Los derechos de autor no pueden situarse por encima de los derechos fundamentales de los ciudadanos, como el derecho a la privacidad, a la seguridad, a la presunción de inocencia, a la tutela judicial efectiva y a la libertad de expresión.
La suspensión de derechos fundamentales es y debe seguir siendo competencia exclusiva del poder judicial. Ni un cierre sin sentencia. Este anteproyecto, en contra de lo establecido en el artículo 20.5 de la Constitución, pone en manos de un órgano no judicial –un organismo dependiente del Ministerio de Cultura–, la potestad de impedir a los ciudadanos españoles el acceso a cualquier página web.
La nueva legislación creará inseguridad jurídica en todo el sector tecnológico español, perjudicando uno de los pocos campos de desarrollo y futuro de nuestra economía, entorpeciendo la creación de empresas, introduciendo trabas a la libre competencia y ralentizando su proyección internacional.
La nueva legislación propuesta amenaza a los nuevos creadores y entorpece la creación cultural. Con Internet y los sucesivos avances tecnológicos se ha democratizado extraordinariamente la creación y emisión de contenidos de todo tipo, que ya no provienen prevalentemente de las industrias culturales tradicionales, sino de multitud de fuentes diferentes.
Los autores, como todos los trabajadores, tienen derecho a vivir de su trabajo con nuevas ideas creativas, modelos de negocio y actividades asociadas a sus creaciones. Intentar sostener con cambios legislativos a una industria obsoleta que no sabe adaptarse a este nuevo entorno no es ni justo ni realista. Si su modelo de negocio se basaba en el control de las copias de las obras y en Internet no es posible sin vulnerar derechos fundamentales, deberían buscar otro modelo.
Consideramos que las industrias culturales necesitan para sobrevivir alternativas modernas, eficaces, creíbles y asequibles y que se adecuen a los nuevos usos sociales, en lugar de limitaciones tan desproporcionadas como ineficaces para el fin que dicen perseguir.
Internet debe funcionar de forma libre y sin interferencias políticas auspiciadas por sectores que pretenden perpetuar obsoletos modelos de negocio e imposibilitar que el saber humano siga siendo libre.
Exigimos que el Gobierno garantice por ley la neutralidad de la Red en España, ante cualquier presión que pueda producirse, como marco para el desarrollo de una economía sostenible y realista de cara al futuro.
Proponemos una verdadera reforma del derecho de propiedad intelectual orientada a su fin: devolver a la sociedad el conocimiento, promover el dominio público y limitar los abusos de las entidades gestoras.
En democracia las leyes y sus modificaciones deben aprobarse tras el oportuno debate público y habiendo consultado previamente a todas las partes implicadas. No es de recibo que se realicen cambios legislativos que afectan a derechos fundamentales en una ley no orgánica y que versa sobre otra materia.

Además como profesional informático, me gustaría saber si las entidades de gestión de derechos de autor, productoras, distribuidoras, y demás entes que apoyan este tipo de medidas, predican con el ejemplo y todo el software instalado en sus ordenadores es legal (y recordarles que según la legislación actual, no existe el concepto de copia privada en el software).

RoboCop 3: más hacking

2009-11-26T08:35:00.001+01:00

Este fin de semana pusieron en en canal autonómico de Castilla-La Mancha, la película RoboCop 3, bastante malilla en mi opinión e indigna sucesora de las dos primeras. Pero esto no es un blog de crítica de cine, así que vamos a lo que nos interesa, retomando un poco la temática de la última entrada.

En la peli, uno de los personajes es una niña que supuestamente sabe mucho de electrónica e informática. Al inicio de la misma, se une a un grupo de resistencia que se opone al deshaucio indiscriminado que están sufriendo algunos barrios de Detroit. El grupo se mete en un almacén de armas de la policía para saquearlo, pero se topan con un ED-209 (RP-209 en el doblaje de la primera peli); ya sabéis, el robot grande de gatillo fácil que te da 20 segundos para obedecer. La niña, ni corta ni perezosa, se acerca al robot, abre una portezuela de una pata, le conecta un portátil que llevaba con ella mediante unos cables, y en menos de esos 20 segundos se hace con el control del ED-209.

Bueno, como ya sabéis por haberlo repetido muchas veces, la niña debería conocer el funcionamiento del software del ED-209. Además, debería tener previamente en su portátil un programa para controlar un ED-209. Siendo un robot de seguridad, no parece lógico que el OCP (POC en el doblaje de la primera peli) haya hecho públicas todas sus especificaciones. Además, al no ser un sistema conectado a una red, o de uso generalizado, no parece probable tampoco que alguien ajeno al OCP o la policía, pueda haber encontrado una forma de controlarlo.

Pero esto tiene un pase comparado con lo que nos espera al final. Resulta que una corporación japonesa, que ha absorbido al OPC, ante los disturbios en Detroit, envía unos androides llamados Otomo, con apariencia humana y tecnicas de combate ninja. Para que veamos lo mortíferos que son, uno de ellos consigue vapulear a RoboCop sin demasiado esfuerzo. Al final de la peli, RoboCop debe enfrentarse a dos de ellos, en lo que parece una lucha perdida de antemano. Pero entonces aparece la niña con su portátil, y sin conectarlo a nada se pone a teclear, haciendo que los dos Otomo luchen entre sí, destruyéndose mutuamente.

Bueno, el ED-209 era un robot más o menos conocido por el público, así que aunque muy improbable, pudiera ser que la niña hubiera averiguado cómo controlar uno. Pero los Otomo eran completamente desconocidos. ¿Cómo pudo la niña hackearlos en unos segundos? ¿Acaso tenían un interfaz sencillo y amigable para que cualquiera los controlase?

Otro detalle a tener en cuenta es la forma en la que el portátil se conecta a los Otomo. La chica no conecta ningún cable a ningún sitio, como la otra vez. «¡Ah, bueno! Usará una conexión inalámbrica» pensaréis. Puede, pero pensad que la película es de 1993. No existía ni nadie imaginaba el Wi-Fi o el Bluetooth (tal vez lo más parecido fuera la antigua red ALOHA). «Pero es una peli de ciencia ficción: de eso se trata, de imaginar tecnologías que aún no existen». Sí, también, pero durante la peli y sus predecesoras, no vemos realmente comunicaciones inalámbricas entre ordenadores. RoboCop, por ejemplo, utiliza un enorme pincho que le sale de los nudillos (en plan Lobezno) para introducirlo en los ordenadores y conectarse, y se sienta en una silla a la que se conecta con cables cuando se realiza el mantenimiento. Para conectarse a un ED-209 son necesarios cables, como se ve en la primera película (en la demo que fue bastante mal) o al inicio de ésta. Todo parece indicar que no existe tecnología inalámbrica en ese futuro cercano.

Y antes de que lo penséis, sí, tal vez los Otomo sí la tuvieran (después de todo, son japoneses), pero ¿y el portátil de la niña? ¿Tiene una tecnología de la que los productos del OCP carecen? Desde luego no se nos muestra previamente, como sí se hace con la habilidad de la niña para entrar en robots ajenos (porque la escena inicial con el ED-209, es precisamente para eso, para justificar su actuación al final con los Otomo). Lo que me lleva a pensar que simplemente los guionistas no pensaron en ese «detalle».

Eureka: Virus informáticos

2009-11-19T15:57:00.000+01:00

Ultimamente estoy viendo la serie Eureka, que para el que no lo sepa, es una serie de ciencia ficción, a veces bastante fantasiosa, y con momentos cómicos, que trata sobre la vida en pueblo llamado Eureka, habitado por genios científicos que hacen todo tipo de experimentos y descubrimientos. Se podría sacar bastante mala ciencia, pero hoy voy a comentar justo lo contrario: un toque de buena ciencia que me ha llamado la atención.

En uno de los episodios de la primera temporada, un virus informático se introduce en los sistemas informáticos de Eureka. Resulta que allí, todo está controlado por ordenadores conectados entre sí, por lo que se produce un caos. En un momento dado, uno de los personajes dice que el sistema informático no es ningún software conocido por el público en general, sino que que ha sido diseñado ex profeso para Eureka. Por tanto, deduce que el programador del virus debe ser necesariamente alguien del equipo que en su día programó dicho sistema.

¡Bien! Un acierto en el maltratado mundo de la informática en la ficción. Como ya he comentado alguna vez, un virus no es más que un programa, que se aprovecha de vulnerabilidades del sistema a infectar, para ejecutarse ahí y propagarse. Es decir, es un conjunto de instrucciones que aprovecha errores de otros programas, para ejecutarse sin conocimiento de los usuarios. Y parece evidente que para programar algo que aproveche esas vulnerabilidades, éstas deben ser conocidas por el programador. Es así de sencillo.

Además, como cualquier programa, sólo puede ejecutarse en la plataforma para la que ha sido programado. Así, un virus para Windows es no puede ejecutarse en un Mac, y viceversa. Nuevamente, hay que conocer la plataforma destino para poder programar algo que se ejecute en ella.

La propagación o instalación de los virus merece también una mención. Como todo programa, tiene que copiarse de alguna forma en el sistema destino, para ejecutarse. Para ello, o bien se engaña al usuario para que él mismo ejecute el virus (por ejemplo, como adjunto en un correo electrónico que dice que se trata de un salvapantallas de paisajes muy bonitos), o bien se aprovechan nuevamente de alguna vulnerabilidad del sistema para instalarse sin conocimiento del usuario. En este caso, el virus debe poder «llegar» al sistema de alguna forma, mediante la red (aprovechando algún error en el software que gestiona la comunicación entre el sistema y la red), mediante algún soporte físico que se conecte al sistema (antiguamente era habitual el uso de un sector concreto de los viejos disquetes, que el sistema operativo ejecutaba cuando dicho disquete se introducía en la ranura), o de alguna otra forma.

Así que, ciertamente, sólo alguien que conozca cómo funciona el sistema destino, puede programar un virus para él, así como la forma de infectar el sistema.

El color que cayó del cielo

2009-11-12T08:32:00.001+01:00

Tras dos entradas dedicadas a cómo percibimos el color (^[1] y ^[2]), es casi obligatorio comentar un relato de H. P. Lovecraft, titulado «El color que cayó del cielo», o «El color de fuera del espacio», dependiendo de la traducción (el título original es «The Colour Out of Space»). La historia gira en torno a un meteorito que cae en el campo, y poco a poco la vida de alrededor se va marchitando, y algunas personas enloquecen. Todo ello debido a algún tipo de ente que llegó a la Tierra en ese meteorito.

A lo largo del relato, se menciona varias veces la presencia de un color desconocido para el hombre, imposible de describir, asociado al meteorito. Así, unos profesores de la ficticia Universidad de Miskatonic estudian un fragmento y «al ser calentada ante el espectroscopio mostró unas brillantes bandas distintas a las de cualquier color conocido del espectro normal». Dentro del meteorito, se halla una sustancia extraña cuyo color se nos describe así: «El color, parecido al de las bandas del extraño espectro del meteoro, era casi imposible de describir; y sólo por analogía se atrevieron a llamarlo color». Las descripciones sobre la incapacidad de describir el color se repiten a lo largo del relato: «su color era tan raro que no podía ser descrito con palabras», «su color era también muy extraño (...) igualmente desconocido para cualquiera que lo viera», «no correspondía a ninguno de los matices que el ojo humano había visto hasta entonces». Bueno, os hacéis una idea ¿no? Un color desconocido por el hombre, nunca visto, y que no se parecía a ningún otro color. Un color de otro mundo.

Pero si habéis leído las entradas anteriores dedicadas al color, comprenderéis que no tiene sentido. El color es un producto de las distintas reacciones de los conos de nuestros ojos ante la luz visible, es decir, ante fotones cuya frecuencia está en un rango determinado del espectro electromagnético. Dicho rango va del rojo al violeta, pasando por todos los colores del arco iris. La radiación electromagnética que cae fuera del rango de la luz visible (y podríamos incluir el ultravioleta cercano en el rango visible, por cierta anécdota contada por Sildur), es invisible para nosotros. No tiene sentido, por tanto, esa referencia a las bandas fuera del espectro normal. Si estaban fuera del espectro de luz visible, entonces no eran ningún color. No era luz visible y no se podía ver con el ojo humano. Y si estaban dentro del rango de luz visible, entonces corresponderían necesariamente a colores conocidos, concretamente, colores espectrales.

Como ya sabéis, el resto de colores corresponden a mezclas de colores espectrales. Uno puede pensar que tal vez haya combinaciones de estimulaciones de nuestros conos, que nadie, o poca gente, haya experimentado, por no encontrarse en la naturaleza. Pero dado que el color es en cierta forma una «invención» de nuestro cerebro, una forma de interpretar esas estimulaciones, ciertamente lo veríamos parecido a otro color familiar. Podéis experimentar vosotros mismos con los sitios Color Creator o 4096 Color Wheel, donde en la propia página podéis mezclar (aditivamente) rojo, verde y azul para obtener cualquier color de la gama RGB. Intentad crear colores raros. Aunque no tengáis un nombre para el color, seguro que podréis describirlos en términos de parecido a otros colores («verde grisáceo amarillento», o «marrón tirando a rojizo»). No creo que encontréis alguno «imposible de describir».

Y antes de que alguien lo mencione, sí, ya sé que así no conseguiremos reproducir toda la gama de color perceptible por el ojo humano, pero si revisáis las figuras de la entrada anterior, veréis que los colores que «faltan» no son especialmente extraños, pues están entre nuestro triángulo y los colores espectrales o la línea recta de los magenta.

Gamas de colores

2009-11-03T14:43:00.003+01:00

Si recordáis, hace varios meses escribí sobre los colores primarios, y comenté los distintos modelos en los que se parte de tres colores para conseguir todos los demás. Ahí daba a entender que el modelo RGB (donde los primarios son rojo, verde y azul) era el más correcto, el más «natural», puesto que los conos de nuestros ojos nuestros ojos (esos receptores sensibles al color, ¿recordáis?) tienen picos de sensibilidad en el rojo, verde y azul.

Pero resulta que no es exactamente así (gracias Guille, por hacérmelo notar). Los picos de sensibilidad están en las longitudes de onda en torno a los 560 nanómetros para los conos «rojos», 530 nm para los «verdes», y 430 nm para los «azules». Y si miramos a qué color corresponde cada longitud de onda, veremos que la longitud de onda de 560 nm corresponde a un verde amarillento, la de 530 nm a un verde «más verde» y la de 430 nm a un azul violáceo. Por tanto el modelo RGB no se eligió por ser el más «cercano» a la realidad fisiológica de nuestros ojos, sino por otros motivos.

¿Y por qué no usar los colores a los que los conos son sensibles? Pues porque para crear una gama cromática lo más amplia posible, hay que utilizar como primarios, colores bastante «separados» entre sí. Fijáos que los picos de sensibilidad de los conos verdes y rojos (ya sabemos que no son esos los colores, pero vamos a llamarlos así) están muy próximos entre sí. Si usáramos como primario un verde amarillento en vez de un rojo ¿cómo obtendríamos el rojo? Recordad que con el modelo RGB no se puede reproducir con fidelidad el violeta, precisamente porque está «más allá» que el azul (nuestro primario de más baja longitud de onda).

Vamos a verlo de forma más gráfica con un diagrama. Junto a estas líneas, veréis un diagrama de cromacidad, sacado de Wikimedia Commons. ¿El qué? Para explicarlo de forma sencilla, y sin meternos en detalles, es un diagrama de dos dimensiones que nos muestra la variedad cromática que nuestros ojos pueden percibir. ¿Qué representa cada eje de coordenadas? Pues no se trata de ninguna magnitud física, sino de unas funciones matemáticas aplicadas a las respuestas de nuestros conos. La idea es que represente todos los colores de la misma luminosidad. Para entederlo un poco mejor, distintos tonos de grises tienen la misma cromacidad, pero diferente luminosidad (es algo parecido a la luminancia y crominancia que mencioné una vez, relativo a las señales de video).

Bueno, vamos a lo que vamos. Como veis, el diagrama en cuestión tiene una forma que recuerda a la punta de un zapato. El contorno curvilineo corresponde a los colores espectrales, es decir, los colores formados por una única longitud de onda. Los colores del arco iris vamos. Al ver el gráfico, hay que entender que no es una representación fidedigna de la realidad, entre otras cosas, porque ni vuestros monitores, ni el formato de la imagen, pueden reproducir correctamente toda la gama de colores.

Si elegimos tres colores como primarios, y los ubicamos en el diagrama, tendremos tres puntos. Si unimos esos tres puntos, habremos dibujado un triángulo. Pues bien, con esos primarios que hemos elegido, sólo podemos reproducir los colores que estén dentro del triángulo. Una vez entendido esto es fácil ver que lo que interesa es elegir como primarios, tres colores muy separados entre sí, ya que cuanto más separados estén, más área abarcará el triángulo. También es fácil ver que elijamos los colores que elijamos, nunca podremos reproducir toda la gama de colores percibible a partir de tres primarios, porque la gama completa es una figura que no corresponde a un triángulo. Siempre quedará alguna zona que nuestro triángulo no cubrirá.

Supongo que ahora os haréis dos preguntas, a las que no tengo respuesta: ¿Por qué usar el azul como primario, en vez de el violeta (que está más cerca del borde del diagrama)? ¿Por qué limitarnos a tres primarios? Sólo puedo suponer que por una mezcla de razones técnicas, tecnológicas y económicas.

El Coche Fantástico: reacciones nucleares

2009-10-22T17:30:00.001+02:00

Hoy vamos a volver a la nueva serie de El Coche Fantástico. En uno de los episodios aparece algo que llaman «nanovirus». No explican muy bien qué es, pero por el nombre y su comportamiento a lo largo del episodio, uno puede deducir que se trataba de algún tipo de enjambre de nanomáquinas, capaces entre otras cosas, de construir copias de sí mismas. No, no vamos a hablar de nanotecnología, sino de algo muy diferente. Resulta que cuando los protas hablan con el creador del nanovirus, les dice que la programación original del mismo era el tratamiento de residuos, concretamente, convertir metales pesados en materia orgánica.

¿Qué es un metal pesado? Bueno, su definición es algo ambigua, pero normalmente se refiere a elementos metálicos, densos, y tóxicos, como por ejemplo, el mercurio o el plomo (auque a veces se incluyen elementos no metálicos, o metales algo más ligeros). Materia orgánica puede ser también un término algo ambiguo, pero al igual que antes, podemos simplificar diciendo que se trata de compuestos formados por cadenas de carbono, junto con otros elementos, como el hidrógeno o el oxígeno.

Lo importante es que los metales pesados son elementos químicos, y la materia orgánica son compuestos formados por elementos químicos completamente diferentes. Fijaos entonces que estamos hablando de un proceso que transforma unos elementos químicos (metales pesados) en otros (carbono, hidrógeno y más cosas). Es por tanto el viejo sueño de los alquimistas: la transmutación de la materia. Algo que sólo es posible mediante reacciones nucleares, donde los núcleos atómicos se dividen o se unen, de forma que obtenemos elementos diferentes a los que teníamos al principio (en el colegio nos enseñaron que el número de protones de un núcleo, determina el elemento químico).

Una reacción nuclear no se inicia así como así. Hay que hacer colisionar los núcleos atómicos entre sí, o bien bombardearlos con partículas. Para ello, o bien aportamos inicialmente determinada cantidad de energía inicial (nada despreciable), o bien utilizamos materiales radiactivos, que sufren procesos nucleares de forma natural, emitiendo partículas en el proceso. Parece difícil (por no decir imposible) que unas nanomáquinas puedan iniciar una reacción nuclear aportando energía, y desde luego, utilizar materiales radiactivos parece que va en contra de la filosofía inicial de estas maquinitas (deshacerse de productos nocivos).

Pero vamos a centrarnos en otra cosa. Cuando se menciona el término «reacción nuclear» uno suele pensar en algo que desprende una enorme cantidad de energía. Pero al igual que ocurre con las reacciones químicas, no sólo hay reacciones nucleares que desprenden energía (exotérmicas), sino que también las hay que absorben energía (endotérmicas), y por tanto, es necesario suministrar energía para que puedan ocurrir. La fusión del hidrógeno en helio, por ejemplo, desprende energía (y por eso las estrellas emiten luz y calor). Parece evidente que si queremos realizar el proceso contrario, y fisionar el helio, deberemos aportar energía.

¿Qué determina si una reacción nuclear desprende o absorbe energía? Bueno, vamos a ver primero un concepto curioso. En el colegio nos enseñaron que el número de protones y neutrones de un núcleo atómico, se denomina número másico, y corresponde a la masa del átomo (las masas de los electrones es muy pequeña, comparada con la del núcleo). Lo que no nos contaron es que esta correspondencia no es exacta. Resulta que si «pesamos» un núcleo atómico, y luego «pesamos» cada uno de sus componentes por separado, nos dará un valor distinto. Concretamente, el nucleo parece tener menos masa que la suma de las masas de sus componentes. Así, si medimos la masa de un núcleo de helio, que está formado por dos protones y dos neutrones, veremos que es menor que la suma de las masas de dos protones y dos neturones sueltos. A esta diferencia se le denomina defecto de masa.

¿Qué ocurre con esta masa que falta? Pues que se transforma en energía, según la famosa fórmula de Einstein que relaciona masa y energía: E=m·c². Por tanto, si tenemos protones y neutrones sueltos por ahí, y los juntamos para formar núcleos atómicos, siempre vamos a obtener energía. Lástima que no dispongamos de muchos de estas partículas así sueltas, sin más, sino que lo que tenemos son átomos con los que jugar.

Afortunadamente, ese defecto de masa no es el mismo para todos los átomos, o mejor dicho, la diferencia por nucleón (protón o neutrón) no es la misma. Si para un núcleo atómico calculamos su defecto de masa, lo dividimos entre el número de nucleones que lo forman (el número másico), y calculamos su equivalente en energía, tendremos lo que se denomina energía de enlace por nucleón. Si calculamos este valor para todos los isótopos de todos elementos conocidos, y hacemos una gráfica con estos valores, veremos que la energía por nucleón es muy baja en el hidrógeno, y sube muy bruscamente (con algún descenso ocasional) a medida que avanzamos por la tabla periódica, hasta llegar al hierro. A partir de ahí, la gráfica desciende de forma suave. Si queremos saber si una reacción nuclear de fusión o fisión es endotérmica o exotérmica, debemos comparar la energía por nucleón de los isótopos, antes y después de la reacción. Si es mayor, la reacción desprende energía. Si es menor, la absorbe. Así, podemos ver fácilmente que la energía por nucleón del helio es mucho mayor que la del hidrógeno, y que la del uranio es menor que la de elementos algo menos pesados que él. Por eso la fusión del hidrógeno y la fisión del uranio desprenden energía. Básicamente, la fusión de elementos ligeros o la fisión de elementos pesados, desprende energía. Como curiosidad, podéis ver en la gráfica que la fusión del hidrógeno produce mucha más energía que la fisión del uranio.

¿Por qué este comportamiento? Intentaré explicarlo de forma sencilla. Como sabéis, los protones tienen carga eléctrica positiva. En el colegio nos enseñaron que cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen. También nos enseñaron que la fuerza de atracción o repulsión eléctrica es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Los protones de un núcleo, por tanto, están sometidos a una fuerza repulsiva enorme al estar tan cerca. ¿Por qué no salen despedidos? Por la interacción nuclear fuerte, una fuerza cuya disminución con la distancia es más brusca que la fuerza electromagnética. Esta fuerza atrae a todos los nucleones entre sí, y a esas distancias, es mayor que la repulsión electromagnética. Podemos pensar (y esto ya es una simplificación extrema, pero creo que nos vale) que cuantos más nucleones pongamos juntos, más estable será el nucleo, ya que hay más partículas atrayéndose entre sí. Pero llega un momento en el que el núcleo es tan grande, que si añadimos más nucleones, los de extremos opuestos estarán demasiado alejados entre sí, y la fuerza atractora entre ellos no será tan grande (insisto en que es una simplificación, no me peguéis los que sepáis del tema).

Sabiendo todo esto, volvamos al nanovirus de El Coche Fantástico. Se supone que originalmente transmutaba metales pesados en carbono, hidrógeno y algunos otro elementos. Los números másicos de los principales isótopos del plomo están entre 206 y 208. Los del mercurio entre 198 y 204. El del carbono, como todos sabemos, es 12 (el isótopo más abundante), y el del hidrógeno es 1 (o siendo generosos, entre 1 y 3, aunque el deuterio y el tritio son mucho menos abundantes que el hidrogeno-1). A primera vista se puede ver con facilidad que para obtener hidrógeno de una reacción nuclear, necesariamente tendremos que aportar energía, partamos de donde partamos.

Con el carbono es más difícil ver en la gráfica si su energía de enlace por nucleon es mayor o menor que las del plomo y mercurio, así que vamos a consultar en una tabla de masas atómicas proporcionada por el NIST, para buscar los elementos que nos interesan. No calcularemos la energía de enlace, sino que nos quedaremos en la masa media por nucleon. Para evitar confusiones, recordad que la gráfica representa la energía correspondiente al defecto de masa, y por tanto, cuanto mayor sea su valor, más estable será el elemento. Si calculamos simplemente la masa por nucleon, cuanto menor sea este valor, más estable será el elemento.

La masa atómica del carbono-12 es exactamente 12 u, igual que su número másico, lo que no debería sorprender a nadie ya que se define la unidad de masa atómica precisamente como la duodécima parte de la masa de un átomo de carbono-12. Por tanto, la masa por nucleon de un átomo de carbono-12 es 1 u. La masa atómica del plomo-208 (el más abundante en la naturaleza) es 207,976636, por lo que la masa por nucleon será menor que 1 u. En el caso del mercurio-202 (también el isótopo más abundante) la masa atómica es de 201,970626, por lo que volvemos a tener una masa por nucleon menor de 1 u. He elegido los isótopos más abundantes en ambos casos, pero si utilizáis el resto de isótopos, veréis que la masa por nucleon es menor que la del carbono. Eso quiere decir que en una reacción nuclear que convierta plomo o mercurio en carbono (y un resto de algún elemento más ligero, ya que el número másico no es múltiplo de 12), el conjunto final tendrá más masa que el inicial. Eso quiere decir que habrá que aportar energía.

Y claro, la gran pregunta es ¿de dónde sale esa energía? Teniendo en cuenta la gran cantidad de energía implicada en una reacción nuclear (pensad que es la diferencia de masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz; casi nada), no parece posible que las nanomáquinas pudieran aportarla, por muy buenas nanobaterías o nanopaneles solares, o cualquier medio de extraer energía de algún otro sitio, que pudieran tener.

Elfos científicos

2009-10-16T14:02:00.001+02:00

Hoy no voy a comentar un caso de mala ciencia, sino uno curioso de buena ciencia, y además, en un género donde uno podría pensar que no puede aparecer: la fantasía heróica. Muchos habréis oído hablar de Eragon, bien por la novela, bien por la película. En realidad, el libro es el primero de una saga llamada «El Legado».

La acción transcurre en un mundo con elfos, enanos, dragones y magia. Y el planteamiento de la magia en la saga es curioso, ya que el uso de hechizos consume energía, y en varias ocasiones se menciona que el gasto de energía es el mismo que si se realizara la misma acción sin magia. Normalmente, la energía consumida proviene del propio invocador del hechizo, y muchas situaciones giran en torno a esta idea (un hechizo demasiado potente, mataría al invocador). Más adelante (en el segundo libro, llamado «Eldest») se revela que se puede usar energía de otros seres, o almacenarla poco a poco en objetos mágicos, a modo de baterías, para su posterior uso, y poder usar hechizos de mucho consumo energético. Es decir, la magia no puede violar el Primer Principio de la Termodinámica.

Pero lo más curioso e inesperado (para mí), es un diálogo que aparece en Eldest. Para poneros en antecedentes, el protagonista, Eragon, ha viajado a la tierra de los elfos para recibir el adecuado adiestramiento de Jinete (de dragón) por parte de un viejo Jinete elfo, Oromis, oculto del malvado rey (si el primer libro se parece demasiado a La Guerra de las Galaxias, el segundo me recuerda mucho a El Imperio Contraataca). Os reproduzco el fragmento:

Nueve días más tarde, Eragon se presentó de nuevo ante Oromis y dijo:
-Maestro, anoche se me ocurrió que ni tú ni los cientos de pergaminos élficos que he leído mencionáis vuestra religión. ¿En qué creéis los elfos?
La primera respuesta de Oromis fue un largo suspiro. Luego dijo:
-Creemos que el mundo se comporta según ciertas leyes inviolables y que, mediante un esfuerzo persistente, podemos descubrir esas leyes y usarlas para predecir sucesos cuando se repiten las circunstancias.
Eragon pestañeó. Con eso no le había dicho lo que quería saber.
-Pero ¿qué adoráis? ¿O a quién?
-Nada.
-¿Adoráis el concepto de la nada?
-No, Eragon. No adoramos nada.
La noción le era tan ajena que Eragon necesitó un rato para entender lo que quería decir Oromis. Los aldeanos de Carvahall no tenían una sola doctrina que lo dominara todo, pero sí compartían una serie de supersticiones y rituales, la mayoría de los cuales se referían a la protección contra la mala suerte. Durante su formación, Eragon se había ido dando cuenta de que la mayor parte de los fenómenos que los aldeanos atribuían a fuentes sobrenaturales eran de hecho procesos naturales, como cuando aprendió en sus meditaciones que las larvas se incubaban en los huevos de las moscas, en vez de surgir espontáneamente del polvo, como había creído hasta entonces. Tampoco le parecía que tuviera sentido ofrecer comida a los espíritus para que no se agriara la leche, al saber que ésta se agriaba precisamente por la proliferación de minúsculos organismos en el líquido. Aun así, Eragon seguía convencido de que fuerzas de otros mundos influían en éste de maneras misteriosas; una creencia que se había redoblado por su exposición a los enanos.
-Entonces, ¿de dónde creéis que viene el mundo, si no lo crearon los dioses?
-¿Qué dioses, Eragon?
-Vuestros dioses, los de los enanos, los nuestros... Alguien lo habrá creado.
Oromis enarcó una ceja.
-No estoy necesariamente de acuerdo contigo. Pero sea como fuere, no puedo demostrar que los dioses no existen. Tampoco puedo probar que el mundo y todo lo que existe no fuera creado por alguna o algunas entidades en un pasado lejano. Pero puedo decirte que en los milenios que llevamos los elfos estudiando la naturaleza, nunca hemos presenciado una situación en la que se rompieran las leyes que gobiernan el mundo. Es decir, nunca hemos visto un milagro. Muchos sucesos han desafiado nuestra capacidad para explicarlos, pero estamos convencidos de que fracasamos porque ignoramos lamentablemente el universo, y no porque una deidad haya alterado las obras de la naturaleza.

¡Vaya! En en un mundo poblado por criaturas fantásticas, y donde existe la magia, los elfos tienen una mentalidad científica. Y el personaje de Oromis creo que explica muy bien en qué consiste básicamente el pensamiento científico. Hay otro fragmento interesante, unas líneas más abajo:

-Los enanos creen...
-¡Exacto! Los enanos creen. Cuando se trata de ciertos asuntos, prefieren confiar en la fe que en la razón. Incluso se sabe que ignoran hechos probados que contradicen sus dogmas.
-¿Por ejemplo?-preguntó Eragon.
-Los sacerdotes enanos usan el coral como prueba de que la piedra está viva y puede crecer, lo cual corrobora también su historia de que Helzvog formó la raza de los enanos a partir del granito. Pero nosotros los elfos descubrimos que el coral es de hecho un exoesqueleto secretado por animales minúsculos que viven en su interior. Cualquier mago puede sentir a esos animales si abre su mente. Se lo explicamos a los enanos, pero ellos se negaron a creerlo y dijeron que la vida que nosotros sentíamos reside en todas las clases de piedras, aunque se supone que sólo sus sacerdotes son capaces de detectar esa vida en las piedras de tierra adentro.
(...)
-Sólo damos crédito a aquello cuya existencia podemos demostrar. Como no encontramos pruebas de que los dioses, los milagros y otras cosas sobrenaturales sean reales, no nos perocupamos de ellos. Si eso cambiara, si Helzvog se nos revelara, entonces aceptaríamos esa nueva información y revisaríamos nuestra posición.

La última frase me parece especialmente destacable. En muchas ocasiones he oído a gente tachar la ciencia de dogmática y cerrada. Incluso en este blog ha habido alguno que otro que ha dejado comentarios en ese sentido. Pero la ciencia es precisamente todo lo contrario. Como las cosas no se creen por fe, sino que se consideran ciertas porque así lo corrobora la evidencia empírica, en el momento en el que dicha evidencia contradiga la teoría, pues se descarta esa teoría y se intenta buscar una nueva. Y se debe hacer sin reparos ni remordimientos. La ciencia no trata de «ganar» a nadie. Simplemente intenta explicar el por qué de las cosas, o al menos, modelizarlas matemáticamente.

La ciencia española no necesita tijeras

2009-10-09T09:19:00.000+02:00

Me he enterado tarde y he llegado tarde, pero tenía que aportar mi granito de arena a esta iniciativa. El presupuesto destinado a investigación en este país va a sufrir un considerable recorte, y eso creo (como otros) que es un error. Vale, hay crisis y falta dinero, pero recurriendo a la sabiduría popular, esto es «pan para hoy y hambre para mañana». La investigación científica cuesta, sí, y posiblemente cueste mucho dinero. Pero es una inversión a largo plazo. En la sociedad que nos ha tocado vivir, no se puede ir «a remolque» en ciencia y tecnología. Si lo hacemos, a la larga nos saldrá más caro, pues tendremos que «comprar» lo que no seamos capaces de hacer aquí.

Hace tiempo escribí un artículo en el blog Hal 9000, sobre por qué es necesaria la investigación en ciencia básica, que aparentemente no tiene una aplicación práctica, o al menos, no parece tenerla de forma inmediata (y recurro al mismo dicho popular). Creo que puede ser apropiado para esta ocasión, así que lo reproduzco aquí:

¿Para qué sirve la ciencia?
Cuando en algún periódico online, blog, o cualquier sistema de noticias que permita cierta interactividad con los usuarios, aparece alguna noticia relacionada con disciplinas científicas un tanto «alejadas» de la vida cotidiana, como puede ser la cosmología, astronomía, o mecánica cuantica, inevitablemente aparecen comentarios críticos con el gasto que supone todo eso, y que antes de perderse en los misterios del universo, más valdría resolver problemas más inmediatos, como el hambre, la pobreza, o la guerra (siendo muy diplomático, ya que por norma general, estos comentarios suelen estar bastante subidos de tono).
Dadas las millonarias cifras del coste de la construcción de un acelerador de partículas, o una misión espacial, parece comprensible que haya voces que pregunten por qué no se usa ese dinero para algo con beneficios más tangibles. Pero pensando únicamente en aplicaciones prácticas e inmediatas, en fin, en soluciones a corto plazo, caeremos en un error del que nos previene el dicho popular «pan para hoy y hambre para mañana». Basta con pensar en los adelantos de la medicina actual, en las enfermedades que se han erradicado, y en las vidas que ha salvado. No habríamos llegado hasta aquí sin científicos que se dedicaran única y exclusivamente a «la ciencia por la ciencia».
Un ejemplo clásico
Se dice que cuando Michael Faraday explicó su descubrimiento de que un imán en movimiento inducía corrientes eléctricas en un conductor, el primer ministro británico de la época, Robert Peel, le preguntó «¿Y esto para qué sirve?», a lo que Faraday respondió «¿Para qué sirve un recién nacido?». Esta es una de mis anécdotas históricas favoritas, tanto por la ingeniosa respuesta de Faraday, como por la filosofía subyacente.
Resulta que todos los generadores eléctricos que transforman energía mecánica en eléctrica, se basan en ese principio: una fuerza mecánica externa (la caída de agua en una presa, o la velocidad y presión de un gas calentado, por ejemplo) actua sobre unas palas o una turbina, haciéndola girar. Este movimiento giratorio se transmite a una bobina que gira dentro de otra. Una de las dos (no importa cuál) genera un campo magnético que induce corrientes eléctricas en la otra debido al movimento relativo entre ellas.
Un mundo sin este tipo de generadores, sería básicamente un mundo sin electricidad. Un mundo sin teléfono, radio, televisión, ni nigún tipo de comunicación instantánea a distancia. Un mundo sin vehículos eléctricos o de motor de explosión (es necesaria una chispa para la ignición, y ésta proviene de la bujía, que funciona con electricididad). Un mundo sin aviones, sin luz eléctrica, sin aspiradores, sin ascensores. Un mundo sin ecografías, tomografías, marcapasos o desfibriladores. Un mundo como el de principios del siglo XIX, en el que determinadas comodidades que nos parecen básicas, sólo estaban al alcance de personas con alto poder adquisitivo.
Un ejemplo actual
A pesar de esta lección de historia, uno podría estar tentado de pensar que eso no podría aplicarse a campos como la astronomía. ¿En qué puede ayudarnos el observar objetos tan lejanos? Pues bien, gracias a la astrofísica, sabemos cómo «funcionan» las estrellas. Una estrella es una inmensa masa de plasma formada principalmente por hidrógeno (en el caso de estrellas jóvenes). Este hidrógeno es comprimido y calentado por la propia gravedad de la estrella, de forma que en su interior se produce una reacción nuclear de fusión, en la que átomos de hidrógeno se unen para formar átomos de helio, desprendiendo una enorme cantidad de energía en forma de luz y calor. Esta reacción nuclear es la que mantiene a la estrella brillando, durante la mayor parte de su vida, hasta que el hidrógeno comienza a agotarse, y se inician otras reacciones de fusión, en la que se obtienen elementos cada vez más pesados.
¿Y esto es de utilidad? Pues sí. Puede que a muchos os suene eso de la fusión nuclear, aunque no por la astrofísica, sino por las noticias relacionadas con el proyecto ITER, que pretende construir un reactor de fusión nuclear viable. Y es que la fusión nuclear, esa misma que ocurre en las estrellas, sería la solución a nuestros problemas energéticos, y a la contaminación y alteración del medio ambiente que producen nuestras plantas energéticas actuales. Es una fuente de energía muy eficiente, ya se obtiene una gran cantidad de energía a partir de poco combustible. Es no contaminante, ya que el combustible es hidrógeno, y el residuo es helio. Y es casi inagotable, ya que el hidrógeno es increíblemente abundante en nuestro planeta (muchísimo más que todos los combustibles fósiles juntos). De hecho, es el elemento más abundante del universo.
El único problema es que esas reacciones nucleares suceden a millones de grados centígrados, y en unas condiciones de presión extremas, por lo que hoy por hoy, somos incapaces de utilizar esa fuente de energía. La misión del ITER es precisamente investigar una forma de construir un reactor de fusión nuclear viable. Para ello, todos los conocimientos que se puedan aportar sobre los detalles de estas reacciones, serán de gran importancia. Y parte de estos conocimientos pueden venir de la observación de estrellas, ya que son los únicos reactores de fusión nuclear existentes que conocemos.

Bola de Dragón y el lamarquismo

2009-10-02T08:41:00.000+02:00

En el programa de radio en el que participé la semana pasada, uno de los colaboradores mencionó algo en lo que nunca había pensado: el lamarquismo presente en Bola de Dragón. Una reflexión digna de un personaje de una película de Kevin Smith.

Primero recordemos algunos aspectos de Bola de Dragón. Como sabéis, cuando Son Goku (espero no tener que aclarar que es el protagonista) ya es adulto y tiene su primer hijo, Son Gohan (cuando en la serie de TV, el nombre cambia a Bola de Dragón Z), descubrimos que es un alienígena: un saiyajin (horrorosamente traducido por el doblaje de Telemadrid como «guerrero del espacio»). Más adelante, en la eterna pelea contra Freeza (aunque en el doblaje decían algo así como «Freezer»), Goku adquiere la capacidad de transformarse en un supersaiyajin, con su característico pelo rubio y hacia arriba, ojos azules, y una fuerza muchísimo mayor. Poco después, Vegeta (para los despistados, otro saiyajin) aprende también a transformarse en supersaiyajin, y posteriormente, Goku enseña a Son Gohan a hacer lo mismo.

Pero he aquí que tras la saga de Célula, Goku tiene un segundo hijo, Son Goten, y Vegeta también tiene un hijo, Trunks. Y estos dos niños son capaces de transformarse en supersaiyajin sin esfuerzo, sin que nadie les haya enseñado. Aparentemente han heredado esta capacidad de sus padres. Pues bien, eso es lamarquismo.

¿Qué es eso del lamarquismo? Bueno, Jean-Baptiste Lamarck fue un naturalista francés, contemporáneo a Charles Darwin (aunque murió tres años antes de que Darwin iniciara su famoso viaje en el Beagle). Postuló una teoría de la evolución de las especies, basada en mecanismos distintos a la que posteriormente proporndría Darwin. El más conocido, y al que uno se suele referir cuando se habla de lamarquismo, es el de la herencia de caracteres adquiridos (aunque Lamarck postuló más cosas).

¿Qué quiere decir esto? Bueno, imaginemos por ejemplo unos conejos. Cuando aparece un lobo o un zorro, los conejos no tienen más opción que huir lo más rápido posible. Según el lamarquismo, los conejos van adquiriendo más rapidez a lo largo de su vida, debido a esa necesidad de huir del depredador, y cuando procrean, su descendiencia hereda esta rapidez. Según el darwinismo, por simple diversidad, en una camada hay conejos más rápidos que otros, de forma que los más rápidos tienen más posibilidades de sobrevivir y procrearse, transmitiendo a su prole esa rapidez. Fijáos en la diferencia fundamental: en el caso del darwinismo, un animal tiene unas características definidas desde su nacimiento, y (si sobrevive) las transmite a su progenie, mientras que en el caso del lamarquismo, un animal es capaz de transmitir características que no tenía anteriormente, sino que las ha adquirido a lo largo de su vida.

Un ejemplo más simple: un hombre se dedica al atletismo, y a base de entrenamiento se convierte en un plusmarquista olímpico. Según el lamarquismo, si tiene hijos, serán unos atletas de forma innata.

Con la llegada de la genética y la comprensión del ADN, parece claro que la teoría de Lamarck era equivocada. Sólo se pueden heredan aquellas características que vengan definidas en el ADN, por lo que no se pueden transmitir características adquiridas o aprendidas. ¿No? Bueno, existen una posibilidad: la alteración del ADN. Si la adquisición de esa nueva característica va asociada a un cambio en el ADN del individuo, sí que se podrá transmitir a su descendencia. Y parece que hay estudios que apuntan en esa dirección en algunos casos concretos (como por ejemplo, con las bacterias).

Volvamos ahora a Bola de Dragón. Son Goten y Trunks heredan de sus padres la capacidad de transformarse en supersaiyajin. Eso sólo podría ocurrir si el ADN de Son Goku y Vegeta se hubiera alterado. Bueno, ¿quién sabe? Despues de todo, son alienígenas.

MalaCiencia en la radio

2009-09-23T14:22:00.001+02:00

Una reseña muy breve: Ayer participé en una entrevista/charla en el programa El Detective, de CUAC FM, una emisora comunitaria coruñesa (los que viváis allí, podéis escucharla en el 103.4). Como vivimos los tiempos que vivimos, el programa tiene un blog donde publica sus emisiones, para que cualquiera pueda disfrutar de ellas. Así, podéis escuchar el programa de ayer en él.

Curiósamente, al igual que ocurrió con la vez anterior, hubo un pequeño problema técnico. Esta vez, por culpa de mi teléfono, que era inalámbrico y se quedó sin batería en mitad del programa (pese a haber estado cargando toda la tarde en su base; vaya patata de aparato). Menos mal que tengo más teléfonos en mi casa, y pudimos continuar.

Desde aquí, quiero agradecer a Fernando Losada y al resto del equipo por invitarme a participar, y por el divertido rato que pasamos (bastante informal y friki, como podréis comprobar si escucháis el programa).

Números racionales e irracionales

2009-09-14T22:24:00.002+02:00

Todas las cosas tienen su final, y las vacaciones no son una excepción, así que aquí estoy de vuelta. El no ir a trabajar en periodos como éste, me permite ver de vez en cuando el concurso Saber y Ganar. El martes de la semana pasada (o el lunes, no estoy seguro), una de las preguntas que le hicieron a un concursante trataba sobre los números irracionales. Tras una introducción al número Pi, se le pregunta al concursante por qué el número π es un número irracional, y se le ofrecen tres posibles respuestas (los textos no son literales, ya que estoy escribiendo de memoria):

Es la raíz cuadrada de un número negativo.
Cada decimal se obtiene como la suma de los dos anteriores.
Tiene un número infinito de decimales.

Tras poner una cara un poco rara, el concursante contestó que en realidad, ninguna de las tres respuestas era correcta, pero que si debía responder con una de las tres, elegía la tercera.

Y es que un número irracional, si bien tiene un número infinito de decimales, no es la característica que lo define. No todos los números con infinitos decimales son irracionales, como podemos comprobar con el conocido 1/3 (0,3333...). En general cualquier fracción irreducible en cuyo denominador haya factores primos distintos del 2 y el 5, tendrá infinitos decimales.

La definición correcta de número irracional es algo que se estudia en el colegio: un número es irracional si no puede expresarse como una fracción (o razón, de ahí su nombre) de dos enteros. Como ejemplos clásicos tenemos el mencionado π, la raíz cuadrada de 2 (y en general, cualquier raíz cuadrada de un ~~número~~ entero que no sea el cuadrado de un otro entero), o el número e. Una característica de todo número irracional es que tiene infinitos decimales, pero a diferencia de con los números racionales, no hay una secuencia que se repita. Así, 1/3 tiene infinitos decimales, pero siempre es «3». La fracción 1/7, por ejemplo, también tiene infinitos decimales (0,142857142857...), pero en este caso es «142857» la secuencia que se repite. Con los numeros irracionales, sin embargo, no ocurre eso.

No puedo resistirme a comentar una curiosidad. Antes he mencionado que cualquier fracción en cuyo denominador haya un factor primo distinto de 2 y 5, tendrá infinitos decimales. Podéis hacer todas las pruebas que queráis. ¿Por qué si el denominador es únicamente factor de 2 y 5 no aparecen infinitos decimales, y el el resto de casos sí? Pues porque utilizamos un sistema en base 10, y precisamente 10 es factor de 2 y 5 (2x5=10).

¿Como? Bueno, en el colegio nos enseñaron también que el sistema de numeración que utilizamos (esto es, la forma que tenemos para representar los números) es posicional y en base 10. Es posicional porque dependiendo de la posición de un dígito, tiene un valor u otro. Así, en el número 147, el 1 nos está indicando en realidad «1 centena» (100), el 4 «4 decenas» (40), y el 7, «7 unidades» (7). Nuestro sistema es además en base 10 (o decimal), porque utilizamos 10 dígitos distintos para representar todos los números, de forma que cada posición equivale a una potencia de 10. Es decir, 147 es 100 + 40 + 7, que a su vez es 1·10² + 4·10¹ + 7·10⁰.

Fijáos ahora en lo siguiente. ¿Qué ocurre en esta representación si multiplicamos un número entero por 10? Fácil, que estamos «añadiendo un cero a la derecha». Así, en nuestro ejemplo anterior, 147 x 10 = 1470. ¿Y si multiplicamos un número con decimales? Pues que estamos «desplazando la coma a la derecha». Así, 1,25 x 10 = 12,5. Como consecuencia, cualquier número con una cantidad finita de decimales, al ser multiplicado por 10 tantas veces como decimales tenga, obtenemos un número entero. Si multiplicamos 1,25 por 10, dos veces, obtendremos 125.

Pensemos ahora en términos de fracciones. Si tenemos una fracción (irreducible) cuyo denominador sea únicamente factor de 2 ó 5, y multiplicamos una y otra vez por 10, llegará un momento en el que el numerador sea divisible por el denominador, puesto que estamos multiplicando por 2 y por 5. Cuando lleguemos a ese punto, tendremos un número entero. Pero si en el denominador hay otros factores distintos de 2 y 5, no importa cuantas veces multipliquemos el numerador por 10 (cuánto desplacemos la coma a la derecha). Nunca será divisible entre el denominador (quedarán decimales a la derecha de la coma).

Menciono esto como curiosidad, porque el que un número racional tenga una cantidad finita o infinita de decimales, depende del sistema numérico de representación. Así, en base 10, 1/5 es 0,2 (un solo decimal), mientras que en base 2 (o binario) sería 0,001100110011.. repitiendo «0011» hasta el infinito.

Dos lunas en el cielo

2009-08-25T09:47:00.000+02:00

Me voy de vacaciones, así que el blog estará un par de semanas desatendido. Pero antes, no quiero irme sin comentar un correo electrónico que lleva varios meses deambulando por ahí. Me refiero, a ese que afirma que el 27 de agosto, Marte se verá tan grande como la Luna. Pues no. En absoluto. Ni de lejos.

Este correo aparece todos los años (modificando convenientemente el año en cada encarnación), pero éste ha tenido especial difusión, tal vez por tratarse del Año Internacional de la Astronomía. Ya expliqué hace un par de años por qué no es verdad, y el origen de todo el asunto, así que no lo repetiré. Visitad esa entrada y leedla. Este 27 de agosto, Marte tampoco se acercará tanto. Ni siquiera estará especialmente cerca ni tendrá nada de especial su posición con respecto a nosotros. Ni habrá luna llena.

Impact (V): Enanas marrones

2009-08-20T19:39:00.000+02:00

Hoy retomaremos (puede que por última vez) la ya famosa serie de televisión Impact, y aunque ya lo trató Sheldon en el blog Átomos y Bits, no puedo resistirme a hablar de enanas marrones. Si recordáis el argumento de la serie, un fragmento de enana marrón de unos 19 km de diámetro, el doble de masa de la Tierra, y fuertemente magnetizado, se estrella contra la Luna.

En la serie, uno de los protagonistas explica que una enana marrón es un remanente estelar, el resto de una estrella muerta, y que se trata de materia muy comprimida. Bueno, esa definición sería correcta si estuvieran hablando de una enana blanca. Imagino que a estas alturas no es necesario explicar qué es una enana blanca, ya que he hablado de ellas muchas veces ([1], [2], [3], [4], [5] y [6]), así que pasaremos a ver qué es una enana marrón.

Una enana marrón es un objeto a mitad de camino entre un planeta gaseoso y una estrella. Como alguna vez he explicado, las estrellas se forman a partir de nubes de gas. La gravedad va juntando el gas en un «grumo», y se va apelotonando. El gas se comprime por su propia masa, hasta que se calienta tanto que se inician reacciones nucleares que fusionan el hidrógeno en helio. La energía liberada expande la estrella, y se establece un equilibrio entre la fuerza de gravedad que tiene a comprimir la estrella, y la fuerza de expansión producida por las reacciones nucleares. Como veis, la «ignición» de la estrella se produce por el calor, que es producido a su vez por la compresión de la misma, que es consecuencia de su gravedad, cuya causa es la masa. Es decir, si no hay suficiente masa, no se inica la reacción nuclear.

Antes de seguir, es necesario explicar un detalle sobre el hidrógeno. En el colegio nos enseñaron que el hidrógeno tiene tres isótopos estables: el hidrógeno-1 o hidrógeno propiamente dicho (llamado formalmente protio), cuyo núcleo tiene un único protón; el hidrógeno-2 o deuterio, cuyo núcleo está formado por un protón y un neutrón; y el hidrógeno-3 o tritio, cuyo núcleo tiene un protón y dos neutrones. El hidrógeno-1, es con diferencia el isótopo más abundante en la naturaleza, siendo más del 99% del hidrógeno existente.

Lo interesante es que el deuterio y el tritio también pueden fusionarse, y la temperatura para iniciar una reacción nuclear de fusión con deuterio, es menor que la del hidrógeno. Antes he mencionado que si la «posible estrella» no tiene suficiente masa, no se inicia la fusión nuclear. Pero puede ocurrir que tenga suficiente masa para iniciar la fusión del deuterio, pero no la necesaria para iniciar la del hidrógeno-1. Como el deuterio es escaso, la «casi estrella» lo agota rápidamente, y nos queda una gran bola de hidrógeno caliente, que se va enfriando con el tiempo. Pues bien, eso es una enana marrón.

Como veis, una enana marrón es justo lo contrario de lo que se dice en la serie. No es el resto de una estrella muerta, al final de su ciclo de vida, sino una estrella que nunca llegó a nacer.

La masa de una enana marrón, como hemos visto, es mayor que la de un planeta, pero menor que la de una estrella. Concretamente, oscila entre unas 13 y 90 masas jovianas (una masa joviana corresponde a la masa del planeta Júpiter). Sin embargo, el tamaño de estos cuerpos no varía demasiado (siendo algo mayores que Júpiter). Esto implica que la densidad de una enana marrón puede variar muchísimo. Puede tener una densidad comparable a la de un planeta, o alcanzar las enormes densidades de una enana blanca. ¡Oh, vaya! Entonces ¿han acertado en algo? Pues no realmente. Teniendo en cuenta los datos que nos proporcionan (19 km de diámetro y el doble de la masa terrestre), a mí me sale una densidad de aproximadamente 3·10¹² g/cm³, un valor que excede al esperado en una enana blanca (de entre 10⁵ y 10⁸ g/cm³), adentrándose en el terreno de las aún más densas estrellas de neutrones.

Hablando de densidad, supongo que os habréis dado cuenta que la inmensa densidad de estos cuerpos es debido a su masa. Es tan grande que el objeto se comprime por su propia gravedad. ¿Que ocurriría si se desprendiera un pequeño fragmento (por el motivo que sea)? Pues que el fragmento, al tener menos masa, no estaría tan comprimido. Se expandiría, hasta alcanzar el equilibrio correspondiente a su masa. Y teniendo en cuenta que una enana marrón está formada sobre todo por hidrógeno (puesto que no lo ha fusionado), un fragmento con el doble de masa que la Tierra, sería una bola de gas bastante grande (mayor que la Tierra). Y he dicho «bola» porque a partir de cierta masa, los objetos tienden a adoptar forma esférica. Los asteroides son irregulares porque su masa es relativamente pequeña, pero cuando es suficientemente elevada (como en el caso de Ceres, aunque ya no es el asteroide más grande, sino el planeta enano más pequeño), su forma se hace mas esférica. Imaginad un objeto con el doble de masa de la Tierra. Desde luego, no tendría la forma irregular característica de un asteroide, que nos muestran en la serie.

Para rematar, si un fragmento con «sólo» el doble de masa de la Tierra no puede tener tanta densidad, imaginaos el meteorito del tamaño de un puño, que descubre en la Tierra uno de los personajes. Un trozo que además tiene apariencia de roca, cuando como hemos visto, una enana marrón es sobre todo hidrógeno.

El coche fantástico: Muestras de sonido

2009-08-14T09:28:00.000+02:00

Desde hace unas semanas, TVE-1 esta emitiendo la nueva serie de El Coche Fantástico. Las comparaciones son odiosas, y ya comenté hace tiempo que el Pontiac Trans Am de la serie original me gustaba mucho más que el actual Ford Mustang. Pero no estamos aquí para hablar de coches.

En el episodio 6 (el de Halloween, en el que se atisba el regreso de KARR) se produce un asesinato en el cuartel general de los protagonistas. Las posibles grabaciones de cámaras de seguridad son eliminadas, por lo que para averiguar lo ocurrido, a uno de ellos (Billy, el pobre secundario geek que babea por su compañera) se le ocurre recoger algo así como «muestras de sonido». La idea es que el sonido del pasado, queda almacenado de alguna forma en el entorno, y armado con un micrófono parabólico, se pone a escanear la habitación del crimen, y recupera las conversaciones que han tenido lugar, pudiendo precisar incluso la hora y lugar exactos, así como separar todas las voces.

¿Qué es el sonido? Pues una onda mecánica, que se propaga como una ola (no puedo evitar pensar en la canción). Cuando se genera un sonido, se producen unas vibraciones en el emisor. Estas vibraciones alteran un poco el entorno más inmediato, que a su vez transmite la vibración mas allá, y así sucesivamente. Pero obviamente, una vez se ha detenido la vibración original (el emisor sonoro deja de emitir sonido), el entorno que estaba vibrando, deja de vibrar (y la «no vibración» se propaga igual). La vibración no se detiene de forma brusca, pero tarde o temprano (más bien temprano) desaparece.

Uno podría pensar que tal vez la vibración pueda mantenerse un rato largo, muy débil e impreceptible, pero capaz de ser detectada con los aparatos adecuados. No es así. La vibración de cualquier material produce fricciones internas, que se convierten en calor (que realmente es movimiento a nivel atómico). En cuanto el estímulo (emisión de sonido) se detiene, dichas fricciones detienen rápidamente la vibración. Sólo en casos muy concretos, como un diapasón o las cuerdas de un instrumento musical, la vibración permanece durante más tiempo. Y en esos casos es porque el objeto en cuestión está diseñado para oscilar a una frecuencia concreta (y de hecho, sólo se mantiene vibrando si el sonido es de esa frecuencia).

Además, aunque admitiéramos que tal vez el material específico de la sala donde se produce el crimen, mantuviera las vibraciones durante más tiempo (explicación que no es válida, ya que posteriormente hacen lo mismo en el gimnasio del complejo), estamos olvidando algo muy básico: Cualquier nuevo sonido producirá una nueva vibración, de mucha mayor intensidad que la que pudiera estar «conservada» en el material. Cualquier hipotético «rastro sonoro» sería inmedianamente «sobreescrito» con la nueva señal sonora. Y en el episodio, después de la conversación que se pretende recuperar (la del momento del crimen), se producen disparos y más conversaciones.

Pero lo más importante es lo siguiente. Una vibración constante, no es más que un tono. En un sonido rico, como una conversación entre dos personas, las vibraciones cambian constantemente con el tiempo. Aunque las vibraciones perdurasen un periodo de tiempo largo, cada nueva palabra, cada nueva sílaba, cada nuevo fonema, se superpondría con todo lo anterior.

Imaginad que tenemos un aparato que funciona como grabador y mezclador, de forma que el sonido que graba lo mezcla con el que ya tiene grabado, y la duración total de lo que es capaz de reproducir es de, pongamos, 1 segundo (un número arbitrario). Imaginad lo que puede ser reproducir una conversación en ese formato. ¿Entenderíais algo? No ¿verdad? Pues lo que se propone en el episodio es aun peor. Imaginad que el aparato sólo guarda las frecuencias que componen los sonidos que va grabando, y que luego las reproduce todas a la vez. Intentad extraer algo inteligible de eso.