Arrow: Coordenadas geográficas

Hace ya varios meses me decidí a despertar este blog, pero la verdad es no esoy cumpliendo con ello. Sigue estando aletargado. Pero a veces, ocurren cosas que lo hacen despertar.

Soy un seguidor de la terna Arrow, The Flash y Legends of Tomorrow. Para ver estas series hay que tener bastante suspensión de la incredulidad. Sobre todo con Legends of Tomorrow, que está superando a Doctor Who en cuanto a incoherencias con viajes en el tiempo. Pero hay cosas que directamente no tienen ningún sentido, y van más allá de lo absurdo.

Eso pasó en el episodio de Arrow de hace unas semanas, que formaba parte del crossover llamado «Invasion!» (basado en el evento con mismo nombre que ocurrió en los cómics DC, a finales de los 80). No, no voy a hablar de superpoderes, ni de alienígenas, ni de viajes en el tiempo, ni de magia, ni de tecnología imposible. No. Lo que voy a comentar es algo muy sencillo, pero que supera todo.

Veréis, al final del episodio de The Flash, Oliver y compañía (es decir, Green Arrow y algunos compañeros) son abducidos por los dominadores (los alienígenas que atacan la Tierra) mediante alguna tecnología teletransportadora, a lo Star Trek. En el episodio de Arrow, Felicity y Cisco ponen sus cabezas a trabajar para averiguar dónde los tienen. No voy a entrar en cómo lo hacen, que es una mezcla de entender tecnología alienígena nunca vista y algo de esoterismo. Os reproduzco el siguiente diálogo:

FELICITY: La señal viene de... no es posible. Latitud -3.127, longitud -23.7987.

CISCO: Pero eso no tiene ningún sentido. Las coordenadas geográficas no tienen números negativos.

FELICITY: Quiero decir, las tienen. Sólo cuando... ¡Oh, Dios mío! Creo que sé dónde están.

Y entonces hay un corte que nos muestra a Oliver y sus amigos (tras intentar escapar), mirando perplejos el espacio exterior, dentro de una nave alienígena.

Recapitulemos por si alguien se ha perdido. Según los guionistas de Arrow, las coordenadas geográficas tienen valores positivos en la Tierra, y negativos en el espacio. Sí. Así como lo estáis leyendo.

Bueno, vamos a repasar lo que nos enseñaron en el colegio sobre las coordenadas geográficas. Para ello, debemos recordar que la Tierra tiene una forma más o menos esférica (aunque ya sabemos que no es una esfera perfecta). Eso quiere decir que cualquier punto de su superficie puede representarse mediante dos coordenadas, siendo cada una de ellas un ángulo con respecto a un plano fijo.

Pues bien. La latitud de un punto es el ángulo que forma dicho punto con el ecuador, expresado en grados. Eso quiere decir que todos los puntos del ecuador tienen latitud cero, y que los polos tienen latitud 90. Obviamente, necesitamos indicar si el ángulo es hacia el norte o hacia el sur. Por convenio se considera que hacia el norte la latitud es positiva, y hacia el sur, negativa. Eso quiere decir que la latitud del polo sur es -90.

Por otro lado, la longitud de un punto es el ángulo que forma dicho punto con el meridiano cero. Dicho meridiano es una línea de norte a sur, que establecemos como referencia. En la actualidad, como muchos sabréis, se usa el meridiano de Greenwich, llamado así porque pasa por el antiguo observatorio astronómico de Greenwich, Londres. Al igual que con la latitud, necesitamos indicar el sentido del ángulo, es decir, hacia el este o hacia el oeste del meridiano. Por convenio, se considera el este como positivo y el oeste como negativo.

Como podéis ver, las coordenadas geográficas pueden tener perfectamente valores negativos. Es algo normal. Es más, como habréis podido deducir, sólo una cuarta parte de la superficie terrestre tiene coordenadas geográficas positivas. El resto, tiene al menos una coordenada negativa. Por curiosidad, si vais a Google Maps y ponéis en la caja de búsqueda «-3.127, -23.7987» veréis que las coordenadas corresponden a un punto en el Oceano Atlántico.

Fijaos que en ningún momento he mencionado la altura. Eso es porque la latitud y longitud son coordenadas para situar un punto en una superficie esférica. Son bidimensionales (obvio, pues son dos valores). Unas mismas coordenadas pueden corresponder con varios puntos distintos, todos ellos en la misma vertical (de hecho, corresponde a todos los infinitos puntos de dicha vertical). Pensad por ejemplo en un edificio de varias plantas. Si pensamos que los pisos están distribuidos de la misma forma, la puerta de entrada de cada planta, por ejemplo, tendrá las mismas coordenadas en cada una. Por tanto, no tiene ningún sentido que unas coordenadas geográficas indiquen un punto en el espacio. En todo caso, representarían la proyección de dicho punto en la superficie terrestre, con lo que no serviría de mucho.

Así que como veis, el que unas coordenadas geográficas negativas indiquen un punto en el espacio exterior, es algo totalmente absurdo. No tiene ni pies ni cabeza. Y no, no vale eso de que «es una serie de ciencia ficción». Eso vale para los alienígenas, superpoderes, viajes en el tiempo y demás. Pero no para cambiar un sistema de coordenadas definido.

El programa nº 7 de «Muy en serie» ya está disponible online

Ya está disponible el programa nº 7 de «Muy en serie», para ver en la web. Yo aparezco a partir del minuto 12:30, y el corte dura unos 3 minutos y medio.

Se han quedado algunas cosas en la sala de montaje, ya que durante la grabación hablé también de la secuencia del tornado con la que cierran la sección, o de las veces que Flash viaja al pasado con su velocidad. Una pena, ya que en este último caso, aproveché para mencionar mi novela, «El viaje del Argos: Las memorias de Klatuu», pues como todos sabéis (porque lo habéis leído ¿verdad?) yo también utilizo un recurso parecido para justificar un viaje en el tiempo.

Y hablando del libro. Si os fijáis bien, aparece de fondo, en las estanterías, en uno de los planos en los que estoy ojeando un cómic. Concretamente entre el minuto 12:46 y el 12:50. Desde aquí, quiero agradecer al equipo por esa pequeña publicidad subliminal.

Mi intervención en «Muy en serie» se emitirá mañana viernes 17

Hace dos semanas os anuncié que me entrevistaron para hablar de la serie de televisión «The Flash», en el programa «Muy en serie». Pues bien, la emisión será mañana viernes 17 de junio, a las 14:00, en el canal Atreseries. El programa de esta semana estará dedicado a las series de acción, y la sección en la que participo se llama «El profesional».

Además de en la tele de toda la vida, el canal se puede ver vía streaming, en el reproductor de Atresmedia. Los que no podáis verlo en el momento de la emisión, podéis hacerlo después en esa misma web. Os avisaré cuando esté disponible.

¿El retorno de MalaCiencia? Entrevista en «Muy en serie»

Llevo ya más de un año sin publicar nada nuevo en este blog. Y aún así, MalaCiencia sigue vivo de alguna manera.

El viernes pasado, antes de ir a la Feria del Libro de Madrid a firmar ejemplares de mi novela «El viaje del Argos: Las memorias de Klatuu», me hicieron una entrevista para el programa de TV «Muy en serie», de Atreseries. La grabación se hizo en la librería El Mono-Araña, la misma en cuya caseta estuve después en la Feria del Libro. Aprovecho para agradecer desde aquí a Lara por permitir la celebración de ambos eventos.

¿Y de qué fue la entrevista? Pues de la serie The Flash, de la que ya hablé en otra ocasión, y con una orientación similar a la de este blog. Me preguntaban por situaciones que ocurrían en la serie, y yo explicaba si era posible o no. Eso sí, sin perder de vista que estamos ante una serie de superhéroes. Es decir, que no se trataba de cuestionar los poderes de Flash, sino de lo que puede hacer con ellos. Así, por ejemplo, surgieron cosas como el correr sobre el agua, deshacer un tornado o viajar en el tiempo.

Estuvimos grabando casi una hora de entrevista y planos de recursos, y como no me pillaron desprevenido, me llevé un ejemplar de mi libro, que tuvo presencia en algunos planos (gracias Raquel, por el pequeño favor). De todas formas, el corte final será de unos dos minutos y medio, así que no sé qué saldrá y qué no.

El programa se emitirá posiblemente la semana que viene, aunque no me supieron decir con exactitud el día y la hora, ya que están cambiando la parrilla. Me dijeron que me avisarían con tiempo cuando lo supieran. Así que cuando eso ocurra, os lo diré a vosotros. En cualquier caso, en la web del canal cuelgan los programas ya emitidos, por lo que os pondré por aquí la URL.

Quién sabe, tal vez sea el momento de retomar el blog.

The Flash: El problema de la supervelocidad

Hace pocas semanas estrenaron en EEUU una nueva serie de superhéroes, The Flash, basada en el personaje de DC (concretamente en la encarnación de Barry Allen) y spin-off de la serie Arrow (a su vez basada en el superhéroe Flecha Verde). No es la primera vez que el hombre más rápido del mundo tiene su propia serie en TV, ya que en los 90 disfrutó de otra (como curiosidad, el protagonista de aquella serie, interpreta ahora al padre del protagonista de la nueva).

Una situación recurrente en la serie, es que el héroe salve a una persona con su supervelocidad, apartándola de un peligro inminente. En el primer episodio, por ejemplo, vemos cómo un ciclista es atropellado por un taxista, y cuando el pobre hombre es lanzado al aire por la fuerza del impacto, Flash lo agarra a supervelocidad y lo deposita en el suelo. Todo ello mostrado en «bullet time» para que veamos lo rápido que es el protagonista. La escena en cuestión aparece en la introducción de cada episodio, y podéis verla en Youtube.

El problema es que, en realidad, sería peor el remedio que la enfermedad. Como ya expliqué hace algunos años, lo que mata (o lesiona) son las aceleraciones (o deceleraciones) elevadas. Cuando un coche golpea a un peatón (vamos a centrarnos en el golpe en sí, e ignorar otros efectos dañinos como que las ruedas pasen por encima), parte del cuerpo de éste se ve sometido a una aceleración muy grande. Pasa de una velocidad muy pequeña (la que tuviera el peatón) a una muy elevada (la del coche) en un instante. Es esta repentina aceleración la que hace que huesos y otros órganos se rompan. Es como si el cuerpo fuera sometido a una fuerza repentina de mucha intensidad (de hecho, como sabéis, la fuerza es el producto de la masa por la aceleración).

Otro detalle importante es la superficie de contacto en el momento de la colisión. Se define la presión como el cociente entre la fuerza aplicada y la superficie sobre la que se aplica. Para una misma fuerza, cuanto menor superficie, más presión. Y es esta magnitud la que determina si un objeto que choque o ejerza fuerza sobre otro, rompe su superficie y penetra o no. Es decir, si se clava o no. Así, con la misma fuerza un cuchillo afilado puede cortar un tomate, mientras que otro romo no. O con la misma velocidad, si nos golpea un coche normal, nos embiste y lanza, pero si tiene un espolón en el morro, nos atraviesa.

En la escena de la serie, Flash se mueve a una velocidad muchísimo mayor que el taxi, y agarra al ciclista sin frenar, dejándole en un lado. En realidad, el mero hecho de intentar empujar al ciclista a esa velocidad, le habría producido unas lesiones muchísimo mayores que las que hubiera sufrido con el atropello.

En el cuarto episodio, se produce una situación aún más complicada. Un tren descarrila, y Flash saca a los pasajeros uno a uno, mientras el vagón da vueltas de campana (podéis ver ese fragmento en Youtube). En los planos bullet time, vemos el interior del vagón con cientos de cristales rotos cubriendo todo el espacio. No parece que Flash tenga especial cuidado en evitarlos, por lo que el efecto sería equivalente a ser acribillado por balas de cristal (que seguro que se clavan y desgarran tejidos).

Podemos pensar que uno de los poderes de Flash sea una especie de inmunidad propia a estos efectos (si no, no podría usar nunca su supervelocidad), pero a menos que dicho superpoder se propague por contacto a las personas a las que toca, el pobre Barry en realidad mataría a los que intenta salvar.

Doctor Who: El agujero negro imposible

Dado que queda menos de una semana para el estreno de la octava temporada de Doctor Who, donde podremos conocer al nuevo doctor (no, no cuentan los escasos segundos del final del último especial de Navidad), he recordado un detalle digno de mención de uno de los episodios. Sí, ya sé que casi todos los episodios se podrían comentar aquí, pero en este caso, se trata de un concepto erróneo muy extendido, que merece la pena recordar.

El episodio en cuestión es «El planeta imposible», el octavo de la segunda temporada de la nueva serie. En él, el Décimo Doctor y su acompañante Rose viajan a un planeta que está en órbita alrededor de un agujero negro. Según el Doctor, es imposible, ya que la gravedad del agujero negro debería tirar de él, precipitándose hacia su destrucción. Más adelante en el episodio, el Doctor y Rose contemplan como el agujero se traga «los restos del Sistema Escarlata», lo que da a entender que el agujero de marras está absorbiendo todo lo que hay a varios años luz a la redonda.

En realidad, como ya expliqué hace tiempo, un agujero negro no es más que un objeto extremadamente denso. Tanto, que a determinada distancia (el famoso horizonte de sucesos), ni siquiera la luz puede escapar de él. Pero fijáos que he dicho «a determinada distancia». La peculiaridad de un agujero negro está en su densidad, no en su masa. La masa de estos objetos es comparable a la de una estrella (de hecho, los agujeros negros son restos de determinados tipos de estrellas, por lo que su masa no puede ser superior a la de la estrella original), pero ésta está comprimida en un volumen muy pequeño. Para hacernos una idea, nuestro Sol tiene un diámetro de casi 1.400.000 km, lo que supone un poco más de 100 veces el diámetro de nuetro planeta. Pues bien, un agujero negro con la masa de nuestro Sol, tendría un diámetro de tan sólo 3 km.

Como comenté en esa misma ocasión, si sustituyeramos el Sol por un agujero negro de igual masa (cosa que no podemos hacer, pero supongamos que sí), las órbitas de los planetas serían las mismas que antes (con la posible excepción de Mercurio). No serían engullidos por el agujero, como ocurre en la serie.

Es posible que la imposibilidad del planeta del episodio, radicara en que su velocidad no fuera la suficiente para permanecer en órbita. Como también he comentado en varias ocasiones (^[1], ^[2], ^[3], ^[4], ^[5], ^[6] y ^[7]), para que un cuerpo esté en órbita, debe desplazarse en un rango de velocidades, que dependen de la distancia al cuerpo orbitado. Si la velocidad es demasiado alta, el cuerpo escaparía siguiendo una trayectoria parabólica o hiperbólica. Si es demasiado baja, caería al cuerpo orbitado. Tal vez el planeta en cuestión no tuviera la velocidad adecuada, y por tanto, debería haber sido tragado por el agujero, como decía el Doctor. Pero en ningún momento se menciona el tema de la velocidad, y además, la escena en la que contemplan los restos de un sistema planetario cercano siendo engullidos por el agujero, sugiere que en la cabeza del guionista estaba presente la idea de un agujero negro como enorme aspirador.

En realidad, si se descubriera un planeta alrededor de un agujero negro, el verdadero misterio estaría en cómo demonios ha llegado ahí. Como ya he dicho, un agujero negro es el resto de una estrella. Pero antes de colapsarse sobre sí misma para formar el agujero negro, la moribunda estrella explota en forma de supernova. Cualquier planeta que tuviera alrededor, quedaría aniquilado. Y no me refiero a que toda la vida moriría, no. El planeta entero se evaporaría. Por tanto, la única posibilidad de encontrar un planeta alrededor de un agujero negro sería que se tratara de un planeta errante, que casualmente se ha acercado al agujero negro con una velocidad adecuada, para ser capturado y adquirir una órbita estable.

Revolution

Revolution es una serie (cancelada al final de su segunda temporada) que parte de una premisa tan interesante como desconcertante: un día, la electricidad desaparece. No es que dejen de funcionar las centrales eléctricas, es que el propio fenómeno físico de la electricidad, queda anulado de alguna forma. No hay ni siquiera tormentas eléctricas. La historia se desarrolla 15 años después del «apagón», y parte de la trama de la primera temporada es averiguar por qué ha desaparecido la electricidad, y cómo restaurarla.

Uno de los personajes, menciona en una ocasión que lo que ha sucededido viola las leyes de la física. Y es cierto. ¿Qué es la electricidad? Bueno, recordemos que la materia está formada por átomos. Estos átomos están a su vez formados por un núcleo de protones y neutrones, y una corteza de electrones. Los protones tienen carga eléctrica positiva, y los electrones tienen la misma carga, pero negativa. Los electrones se mueven alrededor de su atomo, pero en determinados materiales (como los metales), los electrones más externos están algo «sueltos» por decirlo de alguna manera (que no me peguen los físicos; es una simplificación). Esto hace que, ante una diferencia de potencial eléctrico, dichos electrones se desplacen. Esta diferencia de potencial puede aparecer de muchas formas: mediante reacciones químicas como en las pilas o baterías, mediante el movimiento de imanes como en las dinamos, aprovechando el efecto fotoeléctrico como en los paneles solares...

Y es que la electricidad es algo intrínseco a la materia. El electromagnetismo es una de las cuatro interacciones fundamentales del universo. La carga eléctrica es una propiedad cuántica de las partículas elementales. Anular la electricidad a todos los niveles, supondría reescribir las leyes más básicas de la naturaleza, y la desintegración de la materia, ya que es la atracción electromagnética la que mantiene los electrones alrededor del núcleo, y los enlaces entre átomos.

Avanzada la primera temporada, se da una explicación:

¡Atención! ¡Spoilers!

Resulta que unos científicos habían desarrollado unas nanomáquinas capaces de reproducirse, y que se alimentaban de la energía eléctrica circundante. Originalmente se trataba de una investigación sobre nuevas fuentes de energía, pero al descubrir el inesperado resultado de la inhibición local de la electricidad, el DoD enseguida le echó el ojo encima para usarlo como arma. El problema es que salió mal. Las nanomáquinas se reprodujeron hasta ocupar todo el planeta, y el efecto en vez de ser local, fue global.

Bueno, la explicación no está mal, ya que evita la desaparición mágica de la electricidad, que violaría las leyes de la física. Sigue existiendo, pero hay un elemento activo y omnipresente que la consume inmediatamente, sin dejar que alguien la pueda aprovechar. Pero puede plantear un problema, que enseguida veremos.

La serie transcurre 15 años después de ese apagón global. La trama de la primera temporada gira en torno al misterio del apagón, y las maquinaciones del villano (un dictador que en el pasado fue el mejor amigo del héroe) para ganar más poder. Aparecen en escena unos misteriosos medallones (con pinta de USB) que son capaces de restaurar la electricidad de forma local, debido a que «apagan» las nanomáquinas de la zona. En alguna ocasión, el medallón se activa y la luz eléctrica de una casa se enciende, al igual que el equipo de música. Más adelante, se construyen una especie de amplificadores de esos aparatos, de forma que el villano puede disponer de helicópteros y lanzamisilies.

El problema es que han pasado 15 años. Durante ese tiempo, las centrales eléctricas se habrán abandonado (¿por qué iba nadie a mantener un generador eléctrico en un mundo donde desaparece la electricidad?), y las baterías se habrán degradado. De forma que, aunque se inhiban las nanomáquinas, los aparatos eléctricos no pueden ponerse simplemente a funcionar. Un electrodoméstico enchufado a la red eléctrica no recibiría corriente, puesto que no circula ninguna por la red. Las centrales eléctricas están paradas, y además, lejos del alcance del medallón. Un aparato con batería recargable, tampoco funcionaría, ya que tras ese tiempo, la batería estará descargada, y posiblemente tan degradada que no pueda volver a cargarse. Y las pilas... bueno, todos sabemos qué ocurre con las pilas cuando están dentro de un aparato sin funcionar durante años ¿verdad? ¿A quién no se le han sulfatado en un juguete que hace tiempo que no se usa? Y no sólo eso. Un vehículo como un helicóptero, tras 15 años abandonado y sin mantenimiento, es dudoso que pueda volver a volar.

Y esto nos lleva al problema que mencioné antes. Las nanomáquinas se alimentan de la energía eléctrica circundante para funcionar. Una vez el mundo deja de generar electricidad ¿cómo siguen funcionando? Uno podría pensar que una vez agotadas las reservas eléctricas, entran en suspensión, o en «stand by» o como queráis llamarlo, y que sólo se activan otra vez si vuelve a aparecer energía eléctrica a su alrededor. Pero en la segunda temporada...

¡Atención! ¡Spoilers!

Como decía, en la segunda temporada, el conjunto de nanomáquinas desarrollan una inteligencia artificial, y participan activamente en su entorno, como cuando deciden incinerar a alguien o comunicarse con su «creador». Así que están activas y funcionando. ¿De dónde sacan la electricidad? Una vez descartada la actividad humana, sólo quedan fuentes naturales como las tormentas eléctricas, y se me antojan algo escasas para alimentar un enjambre que cubre todo el planeta.

Transferencias de dinero en la red

Hace unos meses recibí un correo de uno de vosotros (hola Fernando), avisándome sobre algo que ocurría en el primer episodio de la serie Arrow (para los despistados, es una versión televisiva del superhéroe de DC, Flecha Verde). En dicho episodio se realizaba una transferencia bancaria (de forma fraudulenta) a través de un ordenador, y se nos mostraba una pantalla, donde veíamos dos barras de progreso (una para la cuenta origen, y otra para la cuenta destino) y un contador de dinero que iba creciendo rápidamente, dolar a dolar.

Esta forma de mostrar una transferencia bancaria online, no es exclusiva de la serie. Se ha convertido en un estereotipo, y la podemos ver en casi cualquier película o serie de televisión, con distintas variantes. En todas ellas vemos una barra de progreso avanzar a la vez que un contador de dinero se incrementa o decrementa a gran velocidad, pero siempre de unidad en unidad.

Como cualquiera que haya utilizado alguna vez la web de un banco sabrá, la realidad es muy diferente. Y el motivo es muy sencillo: el dinero no «viaja» por la red dolar a dolar. Cuando se realiza una transferencia, en realidad se están haciendo apuntes en las cuentas afectadas. A una se le resta una cantidad y a otra se le suma esa misma cantidad. Y no importa si la transferencia es de 1 euro o de 1.000.000. En lo que a los ordenadores se refiere, es exactamente lo mismo, y tardan lo mismo en hacer la operación. Sólo cuando los números implicados son muy grandes y exceden la longitud de su «unidad básica» de aritmética (y con 64 bits, estaríamos hablando de números de 20 dígitos o más), hay que trocear la operación. Pero aún así, el tiempo de cálculo sería casi inapreciable (la suma y la resta son operaciones muy «baratas» en cuanto a proceso).

En realidad, lo que más tiempo puede llevar es la comunicación en sí a través de la red. Es decir, el tiempo que tardan los datos (números de cuenta e importe, por ejemplo) en ir desde nuestro terminal al servidor correspondiente, y el tiempo que tarda el resultado en llegar, una vez completada la operación. Y ese tiempo es también independiente del importe (alguien podría decir que no es exactamente así, pero la diferencia debida a los pocos bytes de más que podrían suponer el mandar un número más grande, comparado con el resto de datos y metadatos, es casi despreciable).

Es interesante hacer notar que, cuando la transferencia es de un banco a otro, no siempre en inmediatamente efectiva. ¿Qué quiere decir esto? Que aunque la información haya viajado en pocos segundos, dependiendo de los acuerdos entre bancos, o incluso de la legislación, es posible que una vez realizada la transferencia, en realidad pasen unas horas (o días) hasta que el dueño de la cuenta destino vea efectivamente su saldo incrementado (como también, muchos de vosotros ya habréis experimentado). Y eso ya no depende de elementos técnicos (la información ha viajado correctamente), si no de procedimientos internos de cada banco.

Alphas: Micrófonos y megafonía

Bueno, tras una larga ausencia por las vacaciones, vuelvo por aquí. En EEUU están poniendo la segunda temporada de la serie Alphas, de la que ya comenté algo en una ocasión. El primer episodio de esta nueva temporada empieza con un robo en un supermercado por parte de unos alfas. Uno de ellos tiene el poder de aturdir a la gente con un grito, y para llegar a todo el mundo del establecimiento, utiliza uno de los micros de las cajas, de forma que el sistema de megafonía difunde su voz. No se llega a especificar qué hace exactamente el grito de ese alfa, pero la gente afectada se tapaba los oídos con expresión de dolor, y llegaba a caer al suelo.

Bueno, como ya comenté hace tiempo, cualquier sistema de transmisión, grabación o reproducción de audio, modifica en mayor o menor medida la señal original, lo que haría que el grito fuera bastante inocuo tras pasar por el sistema de megafonía.

Vamos a suponer primero que el grito del alfa es un sonido de muy alta intensidad, algo más que razonable, dado los síntomas que vemos en la escena (gente tapándose los oídos con dolor). Como sabéis, el sonido es una onda mecánica, una vibración. La intensidad de un sonido (el volumen) corresponde a la amplitud de la vibración. Si pintamos en una hoja de papel un seno (la función matemática, claro), la amplitud es la diferencia de altura entre una cresta y un valle.

Todo sistema de sonido, tiene un límite en la amplitud que soporta. Dicho límite puede ser buscado por el propio diseño, o simplemente un límite físico de sus componentes. Bien, si la señal en cuestión tiene una amplitud superior a ese límite, dicha señal es recortada, provocando una distorsión. Siguiendo con la hoja de papel, intentemos pintar un seno, pero con una amplitud tan grande que nos salgamos de los bordes del papel. Lo que queda dentro del papel es un seno con las crestas y valles recortados. Esto es lo que se conoce como saturación, y esa señal distorsionada y limitada sería lo que se transmitiría por el sistema. Fijáos que no sólo implica una distorsión del sonido original, sino una limitación al volumen del mismo. Llegado a ese límite, por mucho que aumente el volumen del sonido original, no aumentará el volumen de lo que se escuche en los altavoces.

Si el poder aturdidor del grito residía en su volumen, el alfa no ganaría nada usando el sistema de megafonía, puesto que el micro, el amplificador o cualquier otro elemento del sistema, se habría saturado mucho antes. Ocurre lo mismo cuando hablamos por teléfono y nuestro interlocutor está en un ambiente ruidoso y no nos oye bien. Por mucho que nos desgañitemos al hablar, él no nos escuchará con más volumen. De hecho, nos escucharía peor, pues posiblemente nuestra voz le llegaría distorsionada. Así que no gritéis al teléfono.

¿Y si no es una cuestión de intensidad? Tal vez el grito tenga determinadas frecuencias (algunas incluso inaudibles) que combinadas de forma precisa produzcan ese efecto. Bueno, en este caso os recomiendo releer uno de los posts que mencioné antes. Básicamente, salvo que estemos hablando de un sistema de alta fidelidad (y la megafonía de un súper no lo es), los distintos elementos implicados (sobre todo, el micro y los altavoces) no tienen una respuesta lineal en frecuencia. ¿Qué quiere decir eso? Pues que cada frecuencia sufrirá una amplificación algo diferente, lo que también distorsiona la señal. Además, sólo se transmite un determinado rango de frecuencias (lo que se llama, ancho de banda). Un sistema Hi-Fi está limitado al rango audible (hasta 20 KHz). La megafonía de un supermercado tendrá un rango menor. En cualquier caso, eliminamos frecuencias no audibles, y parte de las altas frecuencias audibles. Y las que no eliminamos, las alteramos.

Así que si el secreto del grito está en el uso de determinada combinación de frecuencias, tampoco es útil usar la megafonía del establecimiento. El alfa sólo debería haber afectado con su grito a los que lo estuvieran escuchando directamente.

Stargate Universe: Depuradores de CO2

Hace unos días, empecé a ver la serie Stargate Universe, la tercera de la franquicia Stargate (no, no cuento a Stargate: Infinity). La premisa de la serie es sencilla: un grupo variopinto de militares y civiles, se ve obligado a cruzar el stargate y acaba en una nave fabricada por los antiguos, a miles de millones de años luz de la Tierra. No tienen forma de volver a la Tierra, y además, la nave tiene algunos millones de años de antigüedad, por lo que no funciona tan bien como debería, lo que es fuente de problemas. Me ha sorprendido su estilo oscuro y realista, más parecido al de la nueva versión de Galactica que a las otras series Stargate. Y me ha sorprendido gratamente por sus ocasionales dosis de buena ciencia.

En el episodio piloto (un episodio triple), uno de los problemas que encuentran los protagonistas es el soporte vital. Por un lado, la nave pierde aire, cosa que resuelven. Pero por otro, los filtros de dióxido de carbono habían dejado de funcionar. Estos filtros tienen dentro una sustancia que realiza la función de filtrado de CO₂ (no me queda claro si sólo lo extrae del aire o lo recicla en oxígeno) que está «gastada» y deben sustituirla. Para encontrar el material adecuado, viajan por el stargate a un planeta desértico.

Creo que todo el mundo sabe que necesitamos oxígeno para respirar, y que en cualquier tipo de nave espacial, necesitamos un suministro constante. Pero lo que la mayoría de la gente olvida es que durante la respiración expulsamos CO₂, y este gas debe ser retirado, ya que si su concentración en el aire es demasiado elevada, nos intoxicaremos, pudiendo llegar a perder el conocimiento y morir. En todo entorno estanco que requiera un suministro de oxígeno, como un vehículo espacial o un submarino, es también necesario un mecanismo para la extracción del CO₂. Si habéis visto la película Apolo 13, recordaréis que uno de los problemas era que el módulo lunar no tenía capacidad suficiente para filtrar el CO₂ de tres personas durante tanto tiempo, y tuvieron que adaptar alguno de los filtros del módulo de mando.

Hay varios tipos de filtros, pero todos ellos tienen una cosa en común: «atrapan» el CO₂ en su interior, hasta que se «llenan», momento en el cual ya no se pueden seguir usando. Dependiendo del tipo, algunos se pueden reciclar en el propio vehículo, y otros simplementes se desechan.

Como ejemplo de los filtros que se desechan tenemos los basados en hidróxido de litio (LiOH), que son los que se utilizaron en las misiones Apolo y en los transbordadores espaciales. El LiOH reacciona químicamente con el CO₂, produciendo como resultado carbonato de litio (Li₂CO₃) y agua. Como veis, el LiOH va desapareciendo, y una vez lo hemos agotado, más nos vale conseguir más, o estar de vuelta en nuestra atmósfera.

Como ejemplo de filtros que se pueden renovar, tenemos los basados en zeolita, que son los que usan principalmente en la Estación Espacial Internacional (tiene otros tipos de filtros, pero sólo como respaldo). La zeolita es un mineral que tiene la capacidad de adsorber el CO₂. Sí, sí, lo he escrito bien: adsorber, con «d». La adsorción es un proceso mediante el cual, las moléculas de un fluido quedan «pegadas» a la superficie de otro material (sólido y poroso). En el caso que nos ocupa, las moléculas de CO₂ quedan atrapadas en la zeolita. En este tipo de adsorción, no hay reacciones químicas, por lo que aunque la zeolita se sature de CO₂, sigue siendo zeolita. Esto permite que el mineral se pueda «limpiar» y volver a utilizar. Para ello, la zeolita se calienta y se expone al vacío, perdiendo el CO₂ retenido, y quedando lista para usar otra vez.

En Stargate Universe, no se nos dice claramente como funcionan los filtros de CO₂ de la nave, pero dado que necesitan buscar una sustancia concreta (no queda claro el qué, ya que aunque se menciona el yeso, parece darse a entender que es sólo un indicador), es razonable suponer que son del tipo desechable. Un detalle que me encantó, ya que la mayoría de historias estilo "tenemos-problemas-con-el-soporte-vital", se suelen centrar en la ausencia de oxígeno, obviando la acumulación de CO₂.

Babylon 5: Energía vital

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

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

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

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

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

Terra Nova: Infrasonidos y diapasones

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

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

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

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

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

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

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

SPOILER

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

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

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

Terra Nova: Pulsos electromagnéticos, y arreglando microchips

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

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.

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

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

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

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

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

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.

Stargate Atlantis: Órbitas geoestacionarias

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.