lunes, diciembre 18, 2006

 

Física Cuántica I: La culpa la tuvo Planck

Este año me he matriculado de Física Cuántica. Lo hice porque es troncal y algún año tenía que hacerlo. Siempre me ha parecido que había asignaturas mucho más bonitas e interesantes y pensé que esta iba a ser un ir y venir de ecuaciones diferenciales sin sentido... pero me equivoqué (es un mar de ecuaciones, pero no sólo eso).

Es una de las asignaturas más bonitas que he tenido hasta ahora y cada día de clase te deja pasmado. Yo siempre salgo de clase pensando en cómo hay gente que se va a temas esotéricos y pseudocientíficos para llenar un vacío que la misma ciencia llena con creces.

Pero vamos por partes, como las integrales. ¿Qué es la Física Cuántica? Vamos a contar una pequeña historia:

Desde siempre los científicos han observado atentamente la Naturaleza y después han desarrollado sus teorías. Así Newton sentó las bases de lo que hoy llamamos "Mecánica Clásica". Los físicos usando la mecánica clásica eran capaces de predecir, por ejemplo, a qué velocidad iba a caer un objeto antes de que cayese.

Hacia mediados del siglo XIX se empezó a insinuar que la misión de la Física en este mundo había terminado, que se había llegado al máximo conocimiento posible, y que lo único que les quedaba a los físicos era conseguir más decimales en sus resultados. No sabían hasta qué punto estaban metiendo la pata...

Un buen día, a principios del siglo XX, dos físicos llamados Rayleigh y Jeans qusieron obtener la expresión de la densidad espectral de energía de un cuerpo negro. A nosotros nos vale con saber que un cuerpo negro es algo así como una caja hueca que absorbe toda la radiación que le eches, no nos refleja ni se dispersa nada. Todo cuerpo, por el hecho de tener una temperatura, emite energía en forma de radiación. Entonces, aunque la caja no nos devuelva nada, dentro de ella habrá radiación. Esta radiación puede ser de muchos tipos, dependiendo de su frecuencia (pueden ser microondas, infrarrojos, ultravioleta, luz visible...). Estos dos físicos querían saber "cuánto" de cada tipo de radiación habría en el cuerpo negro. Dedujeron unas ecuaciones que lo predecían. Todo el mundo estaba de acuerdo con esa teoría y entonces a alguien se le ocurrió hacer un experimento y comprobarlo.

Para la radiación de frecuencias bajas la predicción funcionaba bastante bien, pero entonces, a partir de la frecuencia del ultravioleta, la realidad empezaba a alejarse de la predicción cada vez más hasta que la teoría no servía absolutamente de nada. Nadie sabía que pasaba. Los físicos, siempre muy dramáticos ellos, lo llamaron "la catástrofe del ultravioleta".

Se revisaron las ecuaciones una y otra vez y nadie veía el más mínimo fallo. Pero había un joven físico aleman que no estaba dispuesto a rendirse. Una de esas personas entregadas que no abandonan hasta llegar a la meta: el era Planck.

Planck pasó mucho tiempo intentando entender qué es lo que no funcionaba, dándole mil vueltas, revisando cada una de las hipótesis de la teoría.

La teoría de Rayleigh y Jeans supuso algo que cualquiera hubiese supuesto: tú puedes tener una cantidad cualquiera de energía, es decir, la energía es continua, no discreta. Es decir, enciendes una bombilla y la luz sale de ella de forma continua, no de poco en poco.

Planck se fijó, ya a la desesperada, en esa hipótesis y se hizo la pregunta del niño que llevaba dentro: ¿Por qué?
En un último intento, realmente desesperado, Planck rehizo la teoría suponiendo que la luz, en lugar de venir de forma continua, lo hacía en pequeños paquetes de luz de un tamaño muy pequeño, pero fijo. A cada uno de esos paquetes que el se imaginaba los llamó "quantos" de luz. Lo que en ese momento no era más que una idea bastante cuestionable de un hombre desesperado, se convertiría en uno de los mayores descubrimientos de la historia de la Ciencia.

El amigo Planck rehizo la teoría y... ¡voilá!, de pronto sus ecuaciones se ajustaban a la realidad.

Bueno, tampoco es para tanto, o eso puede parecer. ¿A quién le importa la densidad espectral de energía del cuerpo negro?

No se trata de eso, sino que muchas otras teorías habían hecho la misma suposición que Rayleigh y Jeans. Había que rehacerlas todas y ver lo que ocurría...
Esos quantos de energía son tan pequeños que en el mundo macroscópico (el que vemos) prácticamente se puede suponer que la energía es continua, pero cuando hablamos de cosas muy pequeñas (como electrones) la cosa cambia.

Y entonces apareció un mundo nuevo: el mundo de la Mecánica Cuántica...

Espero escribir una serie de artículos sobre algunos resultados realmente increíbles de la Mecánica Cuántica.

lunes, noviembre 06, 2006

 

Las apariencias engañan

Suele decirse que en la Universidad:

Biología es en realidad Química.
Química es en realidad Física.
Física es en realidad Matemáticas.
Matemáticas es en realidad Filosofía.



Razón no le falta al dicho...

jueves, noviembre 02, 2006

 

Astrología

Vivimos en un mundo plagados de pseudociencia. Casi todos los periódicos tienen una sección de horóscopos, mientras que muy pocos la tienen sobre ciencia, y los que la tienen no paran de dar patadas a la maltrecha ciencia, llegando a publicar verdaderas barbaridades...

Así que vamos a ceder a la presión de los medios y hablar un poco sobre la astrología:

La astrología es la ciencia que estudia cómo los astros influyen en nuestra vida. ¡Y una mierda! Estoy harto de oír definiciones parecidas. La astrología NO es ninguna ciencia. Una ciencia es aquella que estudia la Naturaleza usando el método científico, y es más que evidente que la astrología no lo hace.
No hay dos astrólogos que te digan lo mismo, o mejor dicho, no hay dos astrólogos que te digan algo diferente a lo que ellos consideren que quieres oír.
A todos nos gustaría saber que vamos a tener éxito en el amor, que nuestra economía va a florecer y que los astros dictan que somos tenaces y honestos.
Por suerte o por desgracia, los humanos somos propensos a creer que las cosas son como nos gustaría que fuesen. Realmente es una idea muy atrayente y tranquilizadora conocer tu futuro: a mí por lo menos me gustaría saber cómo va a ser mi vida dentro de unos años, saber si me irá bien en el trabajo, si conoceré al amor de mi vida o si mi gato Guantes va a vivir muchos años, pero el sentido crítico me dice que no hay pruebas que demuestren la veracidad de sus predicciones, más bien al contrario, parece sugerir que no son más que paparruchas, por los siguientes motivos:

1. Las predicciones son vagas: Los videntes no se mojan. Haciendo predicciones tan imprecisas se aseguran una tasa mayor de aciertos. Si yo le digo a alguien "El sábado que viene te vas a encontrar con una antigua novia del colegio, os vais a enamorar y os iréis de viaje a las islas Fiji", tengo muchas menos posibilidades de acertar que si le digo "Alguien de tu pasado volverá para hacerte feliz".

2. Usan palabras rebuscadas y jerga científica: 'Influencia gravitacional', 'percepción extrasensorial' y 'energía', sobre todo 'energía'. Es la palabra comodín. Por lo visto puede ser positiva (esta es la buena) o negativa (esta debe ser malísima, no sé muy bien por qué). Puede ser usada en cualquier contexto y situación. Pues bien, siento decepcionar a muchos pero tengo que decirlo: ¡la energía no existe! No hay nada material que se llame energía. La energía no es más que un concepto matemático. Esto tiene sus matices, pero de cualquier forma los astrólogos usan la palabra sin siquiera saber lo que significa. Eso, además de intrusismo profesional, denota una completa falta de conocimiento sobre lo que dicen.

3. No tiene criterios: Si vas a diez astrólogos distintos y les preguntas que por qué te han echado del trabajo, cada uno te dirá una cosa distinta. Este punto me parece demasiado obvio como para comentarlo.

4. Lotería: La pregunta del millón, nunca mejor dicho. Si alguien puede ver el futuro a su antojo... ¿¿por qué no echan una Quiniela y se jubilan??


5. Su fundamento es objetivamente incorrecto: Aun suponiendo que las fuerzas gravitatorias en el momento del nacimiento influyesen en nuestra vida, estudiar la posición de los astros en ese momento roza el ridículo. Vamos a comprobarlo con un poco de Física básica:

Dos cuerpos, por el hecho de tener masa, sufren una atracción gravitatoria, es decir, hay una fuerza que tiende a unirlos. Esta fuerza sólo depende de la masa de los dos cuerpos y de la distancia que los separa.
Más concretamente la ecuación básica es:
Donde m1 y m2 son las masas de los dos cuerpos, r es la distancia entre ellos en metros y G es la constante de gravitación universal. G = 6,67 · 10^(-11).

Bien, supongamos que al nacer hemos pesado 3 kg. Veamos la fuerza con la que nos atrajo Marte en ese momento.
La distancia entre Marte y la Tierra varía entre unos 56 y 100 millones de kilómetros. Pongamos que en ese momento los dos planetas están bastante cerca: 60.000.000 km.
La masa de Marte es de 6,4191 × 1023 kg, más o menos un 6 seguido de 23 ceros.

Vale, metiendo esos datos en la ecuación tenemos que en el momento en que nacimos, Marte nos atrajo (y nosotros atrajimos a Marte) con una fuerza de 3,57 × 10-8 newtons.

Eso no nos dice nada, pero comparémoslo con la fuerza con la que nos atrae el señor médico que está a medio metro de distancia de nosotros y que así a ojo pesa unos 75 kg.
La fuerza entre él y nosotros es de 6 × 10-8 newtons, ¡¡casi el doble!!

Y eso que hemos tomado un planeta bastante cercano a nosotros y casi en su distancia mínima. Además no hemos considerado a nuestra madre ni a las enfermeras que pululan por ahí. Aun inclinando la balanza hacia un lado, está claro que pensar que la posición de un planeta nos pueda influir es ridículo si no pensamos que la posición de la matrona es mucho más importante.

Conclusión: una patraña.

PD. A ver si alguien se anima a escribir algún comentario, que el botón es bien grande y está justo aquí debajo!!

miércoles, septiembre 20, 2006

 

Mi primer día

Recién empezado un nuevo curso me viene a la memoria mi primer día de clase en la Universidad. La verdad es que ahora me hace gracia, pero no fue un recuerdo muy agradable (hasta la fiesta de esa misma noche, claro está).

Yo entré en mi facultad por primera vez. En ese momento realmente no me di cuenta de que era un edificio a punto de derrumbarse, feo como él solo y con interminables pasillos que te llevaban a cualquier sitio menos donde querías ir. La verdad es que se da un aire al castillo de Howarts, versión cutre. Pero tenemos hasta puertas secretas y pasillos de un sólo sentido, mejor no preguntéis.


Cuando conseguí llegar a mi clase llegó la primera sorpresa: yo esperaba una de esas masificadas clases que salen en los telediarios con gente sentada hasta en el suelo, pero en lugar de eso me econtré un aula enorme con unas 30 personas desperdigadas. Por lo visto la Física no tiene tanto éxito como Teleco, qué le vamos a hacer...
Pero la sorpresa del día estaba por llegar: empezó la primera clase. Era 'Física General'. Bastaba mirar a la cara al profesor para saber que el hombre estaba amargado con esa asignatura y tal y como la enseñaba no era de extrañar. Aunque no esperaba que se entrase en materia el primer día iba preparado con un par de folios. Objetivamente la clase fue aburrida, pero con la emoción de estar pensando en que era la primera clase se pasó rápido.

Entonces llegó, como un viento helador (que dramático) la segunda clase: 'Cálculo'. Esa palabra todavía me hace temblar. Nada más llegar, la profesora dijo su nombre y se puso a escribir en la pizarra como si llevara una guindilla en el culo. Tengo que reconocer que no fui capaz de seguir la explicación. Me perdí en la segunda frase. Yo copiaba frases y expresiones que ni siquiera entendía. Lo peor de todo es que el nombre del primer tema me resultaba vagamente familiar: 'Los números naturales'. Sí, esos que aprendimos con 3 años: 1, 2, 3, 4, 5...
Pues por lo visto nuestros padres nos lo enseñaron mal. No tenían que habernos dicho: "Veeeenga, uuuuno, dooooos, treeeees". Tenían que habernos dicho: "Sea un espacio euclídeo de dimensión unidad perteneciente al espacio real incluído el dominio de los complejos". Eso sí, pisando unas palabras con otras intentando batir un record de velocidad al hablar y usando símbolos que no había visto en mi vida.

En mi defensa tengo que decir que todos los 'novatos' salimos de clase comentando lo mismo. Era triste, pero no habíamos sabido seguir una mísera clase de matemáticas básicas.

Por suerte, esos primeros días (en realidad creo que fueron meses) de agobio pasan rápido y si te gusta lo que haces terminas por disfrutar de ello.

El porqué escribo esto es simplemente porque con el nuevo curso, me he acordado que cuando era nuevo no paraba de buscar testimonios de gente para ver cómo habían sido sus comienzos y la verdad es que no encontré gran cosa por ahí...

martes, abril 04, 2006

 

Cuando el jefe se marcha...


Bueno, me voy a atrever con un tema que no domino demasiado: lo mío es la física y las matemáticas, la biología y la medicina se me quedan grandes, pero bueno...

Seguro que si salís de fiesta por ahí y os pasáis un poco con el alcohol empezáis a notar que necesitáis ir al baño con más frecuencia de lo normal. Y si seguís pasandoos llega un momento en que os planteareis si tenéis algún problema médico, ya que las visitas al labavo son constantes.

Si bebieramos la misma cantidad de agua en lugar de alcohol no iríamos tantas veces ni de lejos. ¿Qué pasa entonces?

Nuestros riñones son unas depuradoras excelentes. Todos los líquidos que ingerimos pasan por los riñones y empiezan a ser reabsorbidos una y otra vez por las depuradoras, hasta que extraen todos los nutrientes que necesita el organismo y sólo dejan escapar los desechos (la orina). Pero estas máquinas no son más que simples currantes que necesitan de alguien que les diga cómo funcionar, así que el cerebro envía de emisario a las hormonas.
Nuestro cuerpo es un mar de hormonas que controlan básicamente todo lo que ocurre dentro de nosotros. Cuando esas hormonas se alteran la cosa se empiezan a descontrolar.
Concretamente hay una hormona que se llama vasopresina, que es la encargada de regular la cantidad de líquido que tienen que reabsorber los riñones.
Uno de los muchos efectos que tiene el alcohol (aparte de los que todos conocemos...) es la inhibición de la hormona vasopresina.
Y claro, como principio universal, si el jefe no está los empleados no trabajan: los riñones dejan de reabsorber todo el líquido que deberían y la vejiga se llena mucho más rápido de lo normal, haciendo que pronunciemos imperiosamente eso de ¿Dónde está el baño? (que por cierto siempre está al fondo a la derecha, pero con nuestras capacidades mermadas ni nos aclaramos).

Pero todo esto tiene una repercusión más: lógicamente al no reabsorber todo el líquido que debería, nuestro cuerpo se deshidrata. ¿Y eso se nota? Pues depende de personas, pero a la mayoría de los mortales nos invade a la mañana siguiente un malestar general y un dolor de cabeza que hacen que nos arrepintamos de la noche anterior: la deshidratación nos ha provocado resaca (hay otros factores que influyen, pero este es uno de los más importantes).

Así que ya sabéis, cuando bebáis no le echéis la culpa de vuestros males al alcohol, que la bronca se la debería llevar en gran parte la vasopresina...

lunes, abril 03, 2006

 

Con la u... ¿¿fusión??

Vamos a seguir con la serie de energía nuclear que empezamos el último día.

Tras entender lo que es la fisión nuclear en el capítulo anterior hoy vamos con una todavía más entretenida y apasionante: la fusión nuclear.

Pese a tener un nombre tan parecido, la fisión y la fusión son en realidad antónimos.
Ya comentamos que la fisión consiste a grandes rasgos en "romper átomos". Bien, pues la fusión consiste en "pegar átomos".

Se trata de tomar dos átomos pequeños y unirlos en uno más pesado. Al producirse esta reacción se liberan grandes cantidades de energía. Seguro que muchos habéis oído decir que aún no empleamos energía procedente de la fusión nuclear. Pues bien, en realidad esto es completamente falso. Que nadie se eche las manos a la cabeza, es cierto que aún se está experimentando en grandes reactores (como el ITER) la viabilidad de esta fuente de energía. Pero sin embargo empleamos más energía proveniente de reacciones de fusión que de ningún otro tipo. Nuestro egocentrismo nos lleva a pensar que sólo empleamos la energía que nosotros liberamos, pero ¿qué hay del Sol?
En el Sol se producen reacciones de fusión continuamente, de ahí proviene toda la energía que recibimos de nuestro astro. ¿Cómo se producen estas reacciones?

Vamos a empezar por ver cómo es un átomo.
Ya vimos que un átomo tiene electrones en la corteza y protones y neutrones en el núcleo. Como los protones y los electrones tienen la misma carga pero de distinto signo (protones positivo y electrones negativo), para que la carga de un átomo sea neutra es necesario que haya el mismo número de ambos. Al número de protones o de electrones se le llama número atómico (Z) y es el que determina qué elemento tenemos. Así, si vemos que un átomo tiene un protón y un electrón, es decir, si Z = 1, estamos delante de un átomo de hidrógeno. Si Z = 8 se trata de oxígeno, si Z = 92 tenemos uranio, del que ya hablamos en el artículo anterior, etc.

Como hemos visto es el número de protones (qe es igual al de electrones si el átomo no tiene carga neta) el que determina qué tipo de átomo tenemos.
¿Y si le añadimos neutrones? Podemos hacerlo, no todos los que queramos, pero en principio podemos. Como son los protones los que dicen de qué atomo se trata, al añadir neutrones el átomo seguirá siendo el mismo, pero será un "isótopo" diferente.

Por ejemplo, el hidrógeno de toda la vida, el que forma el agua normalmente junto al oxígeno, tiene un protón, un electrón y ningún neutrón. Pero hay más isótopos del hidrógeno: podemos meterle un neutrón y entonces se llamará deuterio (2H) o dos neutrones y entonces será tritio (3H). El agua formada con hidrógeno de uno de estos dos isótopos se llama agua pesada, seguro que a más de uno le suena.

Ahora que somos unos expertos en física nuclear ya podemos ver qué pasa en el Sol.
Dentro de una estrella hay inmensas cantidades de hidrógeno, tanto del que hemos llamado normal, como de los otros dos.
Pues cuando se dan unas condiciones de presión y temperatura muy extremas, ocurre la siguiente reacción:

2H + 3H -> 4He + n + 17,6 MeV

¿¿Mande?? Esto quiere decir que un átomo de deuterio se fusiona con otro de tritio y entonces se transforma en un átomo de Helio (que es el nombre del átomo con dos protones y un elemento inmejorable cuando queremos hacer que nuestra voz suene a pito). Además se desprende un neutrón que "sobra" y unos 18 MeV de energía.
¡Por fin! Esa es la energía que hace que nos tostemos cuando vamos a la playa y que sin ella básicamente la vida en la Tierra sería imposible.


Normalmente subestimamos la energía que procede del Sol, pero si tomasemos toda la energía que nos llega en un día y la concentrásemos en un solo punto de la Tierra, se liberaría tanta energía que la Tierra se partiría literalmente en dos, y eso con la energía de un solo día...

¿Pero por qué en la Tierra no somos capaces de fusionar átomos como si fuesen pelotillas de plastilina? Precisamente por las extremas condiciones de las que hablábamos: no puedes poner dos átomos de hidrógeno en una habitación con poca luz y una canción lenta y esperar que se fusionen, eso sólo funciona con las personas ;)
Hay distintas técnicas para conseguirlo en los laboratorios y muchas de ellas son muy prometedoras, pero hoy por hoy no podemos asegurar nada.

Pero suponiendo que fucione, y esperemos que no tarde mucho, hemos encontrado una fuente de energía que cumple con las dos condiciones de las que hablábamos:
Hay una burrada de materia prima (en el mar hay mucha agua y en el agua hay mucho hidrógeno, y no es extremadamente difícil encontrar deuterio) y ésta no produce residuos peligrosos y los posibles accidentes en los reactores no serían catastróficos para el entorno: se trata de una fuente de energía limpia.
Y por otro lado es una fuente que libera mucha energía. A primera vista los 18 Mev por reacción se quedan bastante cortos comparándolos con los 200 de las reacciones de fisión, pero hay que tener en cuenta que los átomos de hidrógeno son muchísimo más pequeños que los de uranio, y además son mucho más abundantes: tenemos una fuente que libera gran cantidad de energía.

Ya sólo nos queda rezar, digooo, experimentar y habremos solucionado uno de los grandes problemas de la humanidad del siglo XXI...

martes, marzo 28, 2006

 

Con la i... ¡fisión!

Desde la revolución industrial el consumo de energía de la sociedad ha sido exponencial. Hoy día vemos inconcebible la vida sin ella, pero ¿cómo suplir la creciente demanda? Esta pregunta es uno de los campos de actuación más amplios que tienen los físicos de todo el mundo hoy día (sí, los físicos siguen siendo útiles para la sociedad, por suerte para los que estamos pringando ahora en la carrera).

Se puede decir que hay 2 necesidades a la hora de obtener nuevas fuentes de energía. Por un lado, el impepinable crecimiento de las necesidades hacen que sea necesario encontrar fuentes que puedan suministrar gran cantidad de energía a un precio razonable.
Por otra parte, cada día cobra más fuerza la necesidad de conseguir fuentes de energía no contaminantes (más nos vale).

Vamos al grano. Todos hemos oído hablar de la fisión y de la fusión nuclear (si es que son ganas de complicarnos la vida con tanto término parecido...), pero ¿en qué consiste cada una?

Hoy hablaremos un poco sobre la fisión nuclear:
Un átomo está formado por un núcleo muy denso (protones y neutrones) y por un montón de pelotillas realmente diminutas que van bailando a su alrededor (electrones). Si tomamos otra partícula (normalmente un neutrón) y la disparamos contra el núcleo del átomo entonces, con un poco de suerte podemos desestabilizar el núcleo, haciendo que se parta en dos. Es como si tiramos con mucha fuerza una canica contra una pirámide de canicas.
El truco está en que al partirse el núcleo, se libera una gran cantidad de energía que podemos aprovechar y otros neutrones, que saldrán disparados en todas direcciones, chocando con otros núcleos, que también se romperán y desprenderán energía y más neutrones que seguirán rompiendo átomos: hemos creado una reacción en cadena, y así hemos conseguido mucha más energía de la que hemos "gastado" para lanzar el primer neutrón.
Pero no nos sirve cualquier átomo para obtener energía mediante fisión. Cuanto más grande sea un núcleo, menos estable será y más energía liberará al romperse. Así que vayamos corriendo a la tabla periódica a buscar el elemento que exista de forma natural (que no haya que crearlo de forma artificial) que tenga el núcleo más gordo y nos topamos con... el Uranio. El uranio es ideal para la fisión nuclear y la posibilidad de fisionarlo fue descubierta en 1939 (mientras en España decidíamos dejar de tirarnos piedras a la cabeza...).

Cuando un núcleo se fisiona se producen alrededor de 200 MeV (megaelectrón-voltio: una unidad de energía, como los julios o las calorías...). Vale, 200, un número muy bonito, ¿y?
¡Pues que la energía que se libera en una combustión normal es de unos 4 eV (sin mega) por cada molécula de oxígeno!
El prefijo mega indica un millón, por lo que ¡la fisión libera 50 millones de veces más energía que la combustión!

Pero como siempre, no todo el monte es orégano, y hay un pero. Y ese pero son los subproductos de la reacción: los elementos químicos que se crean por desgracia no son estables y decaen: son radiactivos. Y a los tejidos vivos no suelen gustarles demasiado la radiación que producen. Por ello se encierran en recipientes especiales y se almacenan en vertederos radiactivos. Pero claro, la vida contaminante de esos elementos es muuuuy larga y no sabemos cómo evitar que dejen de ser radiactivos.

En resumen, tenemos una fuente extraordinaria de energía, pero que no cumple con el segundo requisito que comentabamos al principio: es contaminante.


En el próximo artículo intentaremos entender un poco mejor en qué consiste la fusión (con U). Os recuerdo que si queréis comentar algo lo podéis hacer, es más, ¡lo debéis hacer! ;)

sábado, marzo 25, 2006

 

El método científico: ¿ese gran desconocido?

Hoy vamos a hablar del método científico. Por muy científico que suene (que lo es), no es más que una generalización formal de la manera intuitiva en que todos razonamos. Me explico:

Vamos a darle una pelota a un niño pequeño que nunca ha visto algo parecido. ¿Qué hará el niño?

Primero, se acercará a la pelota, la mirará y empezará a tocarla. Probablemente se le caerá al suelo o la arrojará. Entonces se dará cuenta de que la pelota rebota. El niño verá en esto un buen método para divertirse y romper todas las ventanas que pille en su camino, así que empezará a pensar en el funcionamiento de esa pelota mágica. Verá enseguida que cuanto más fuerte la bote, más alto llegará después, y que dependiendo del ángulo con el que la tire, la pelota saldrá en una dirección o en otra. Así el niño cree haber encontrado una serie de pautas que parece que sigue la pelota en casi cualquier situación. Nuestro pequeño investigador empezará entonces a comprobar si su idea de cómo funciona la pelota es correcta, cambiando algunas condiciones: intentará hacerla rebotar contra un suelo en pendiente, la tirará contra las paredes y por supuesto contra su inocente hermanito (ya se sabe, la investigación es muy sacrificada). Después de un número considerable de pruebas se dará cuenta de si su idea es correcta, es decir, si la pelota irá donde él cree que va a ir. Es en este punto cuando el niño cogerá soltura con el balón, ya que él solito ha desarrollado una teoría sobre el funcionamiento del balón. Es capaz de predecir con bastante precisión la trayectoria del balón antes de botarlo.

Probablemente el niño no piense la mayor parte de todo esto, pero realiza cada paso de forma subconsciente, porque es un ser racional y esa es la forma lógica de actuar. El niño nunca creerá ciegamente por sí mismo que la pelota va a volar, y por ello no la tirará por un puente (en caso de que la aprecie) antes de asegurarse de que no va a perder su valioso juguete.

Pues bien, este niño acaba de explicarnos a todos nosotros una de las claves del desarrollo científico de la humanidad. El pequeñajo, sin enterarse, nos acaba de explicar cada una de las partes del método científico:

1. Observación: Se trata de aplicar los sentidos a un fenómeno para tener una primera toma de contacto (el niño mira la pelota, la toca y probablemente la chupa: intenta aplicar todos sus sentidos para conocer más sobre la pelota. Luego ve lo que ocurre al tirarla).

2. Inducción: Este paso consiste en, a partir de la observación, extraer una especie de principio más o menos general del fenómeno (el pequeño empieza a hacerse una idea del funcionamiento de la pelota).

3. Hipótesis: Es una idea, de momento sin fundamentos sólidos, que el experimentador toma acerca del comportamiento del fenómeno. Por sí misma no tiene fuerza, ya que no es algo que haya sido comprobado (en nuestro caso serían las pautas que el niño cree que sigue la pelota al rebotar).

4. Experimentación: Este es el punto más importante de todo el método. Trata de probar la validez de la hipótesis (el niño va cambiando las condiciones en las que bota la pelota para comprobar si se ajustan a lo que él piensa que va a hacer).

5. Demostración o refutación: Tras un gran número de experimentos, cambiando las condiciones, se comprueba si la hipótesis satisface el comportamiento real del fenómeno o bien si se comporta de una manera diferente. En este caso se debe retroceder al primer punto y empezar nuevamente el proceso para modificar la hipótesis (el niño comprueba para su satisfacción que su hipótesis era correcta).

6. Conclusiones: Pensando acerca de todo el proceso se crea una teoría. Vemos por tanto que una teoría es algo que ya SÍ tiene un fundamento sólido, al contrario de la hipótesis.

Así un niño sin ninguna idea inicial ha conseguido, gracias al método científico, ¡convertirse en un as de la pelota!

El método científico no es ninguna herramienta infalible. Ha habido, hay y siempre habrá cambios radicales en los cimientos de todas las ciencias, pero sin lugar a dudas es el mejor método del que disponemos para comprender el mundo que nos rodea.

Así que ya sabéis, queridos lectores, cuando os enfrentéis a una nueva situación, dejad salir al niño interior y dejad que él resuelva el problema por vosotros ;)

viernes, marzo 24, 2006

 

"A ese déjale, que es un escéptico..."

Hoy toca una de escepticismo. Una de las muchas cosas que escapan a mi comprensión en este mundo es el porqué del desprecio al escepticismo, y no he podido resistirme a escribir sobre ello.

Empecemos por el principio (no tan al principio como el artículo anterior...):

¿Qué es el escepticismo?
Pues simplificándolo un poco, ser escéptico significa poner en duda todo. Poner en duda no significa no creerse nada, ni intentar ridiculizar cualquier idea, sino más bien al contrario. Un escéptico intenta analizar cualquier afirmación de forma racional. Así por ejemplo, si le dices a un escéptico que es el Sol el que nos calienta, él ni lo aceptará ciegamente ni lo descartará a priori, sino que razonará del siguiente modo:
"Bien, cuando es de día la temperatura es más alta que cuando es de noche. Por el día es el Sol el que vemos en el cielo, pero por la noche sólo están la Luna y las estrellas. La Luna sólo refleja la luz del Sol, y las estrellas son soles, pero que se encuentran a una distancia demasiado grande como para sentir el calor que desprenden por radiación. Por tanto parece que es una explicación razonable que es el Sol el que nos calienta"

Como veis, ha razonado de forma sencilla hasta llegar a la conclusión de que la afirmación es probablemente cierta.

Ahora bien, si le decimos que en realidad son unos pequeños duendecillos verdes llamados Groôbs los que encienden sus pequeños calderos mágicos para hacer misteriosas pociones cuando llega el día para adorar al dios Sol, el buen escéptico aplicará la regla de oro del escepticismo:

"Afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias"

Y si no le damos ninguna prueba de la existencia de nuestros amigos los Groôbs, el escéptico aplicará la llamada "Navaja de Occam":

"En igualdad de condiciones la solución más sencilla tiende a ser la verdadera"

Esta afirmación no es ni mucho menos una ley física ni matemática; pero sin embargo es de extrema utilidad y eficacia en el mundo de la ciencia.

Y ahora que ya sabemos qué es y cómo piensa un escéptico, la pregunta es: ¿por qué está tan mal visto el escepticismo en muchas "disciplinas"?
Pues ahí está el truco, en analizar en qué disciplinas está mal visto. Si entráis en foros de astrología, quiromancia, misterios ocultos, etc, etc. veréis que es muy curioso que cualquier comentario sobre la posibilidad de la existencia de hipótesis alternativas, hay una especie de bombardeo programado sobre ese lector, llamándole despectivamente "escéptico" y echándole en cuanto tienen oportunidad.
Mi teoría personal al respecto es que cuando creemos firmemente en algo y se nos dan argumentos para desmontar esa creencia, nos duele y tenemos tendencia a rechazarla.

Carl Sagan, un defensor a ultranza del escepticismo, dijo una vez:

"En la ciencia suele ocurrir que los científicos dicen: "¿Sabes qué? Ese es un buen argumento; yo estaba equivocado", y luego realmente cambian de idea y no se les vuelve a oír hablar de su antigua postura. Realmente lo hacen. No tanto como deberían, porque los científicos son humanos y el cambio a veces es doloroso. Pero ocurre todos los días. No puedo recordar cuándo fue la última vez que pasó algo parecido en política o religión"

Así que, vista la ayuda (más que una ayuda es un fundamento de la ciencia) del escepticismo en el avance de todo lo que nos rodea, descalificar al escepticismo es equivalente a ir a un doctor con una pierna rota y llamarle "médico" mientras le escupe a la cara y luego decirle que te la cure.

jueves, marzo 23, 2006

 

El Big Bang, los dieléctricos y el popó de las palomas

¿Por dónde mejor que por el principio para entrar en materia?
Así es, inauguramos el primer artículo sobre ciencia por el principio de los principios, el Big Bang o Gran Explosión. Otro día hablaremos sobre el origen del término "Big Bang"

Todo comenzó hace unos 14000 millones de años, ahí es nada. Y cuando digo todo, quiero decir TODO. En ese momento toda la materia y energía del Universo se concentraban en un único punto, más pequeño de lo imaginable y de una densidad más alta de lo abarcable (era lo que se llama una singularidad). Ese diminuto punto estalló y en ese preciso momento se crearon tanto el tiempo como el espacio, por lo tanto la pregunta de ¿qué había antes del Big Bang? carece de sentido, pues el concepto de antes va ligado al tiempo, que no existía. A partir de ese momento empezaron a aparecer partículas de todo tipo y comenzó el largo y tortuoso proceso de expansión.

¿Pero como sabemos que todo esto no es más que un bonito cuento de hadas?

Seguro que todos vosotros habéis tirado un petardo alguna vez. Encendéis la mecha y os apartáis a una distancia prudencial. Cuando el petardo explota, la energía química que contenía la pólvora se transforma en otros tipos de energía: la energía cinética del cartoncillo que sale volando, la energía sonora que hace que la vecina del cuarto se ponga a gritar, la energía luminosa del destello, etc.
Cuanto más lejos estéis, más débil notaréis los efectos, ya que la energía va disipándose. Pero cuanto más fuerte sea la explosión a más distancia se percibirá.
Entonces consideremos una explosión enorme, descomunal, como la que originó el Big Bang. Por lo que parece lógico suponer que la energía de esa explosión tardaría mucho, pero que mucho tiempo en disiparse.

Y aquí empieza la historia:
Allá por 1964, En Nueva Jersey, Robert Wilson y Arno Penzias, dos jóvenes físicos que trabajaban para los Laboratorios Bell, estaban estudiando un nuevo tipo de antena que se había construido. Cuando conectaron la antena empezaron a recibir una señal muy débil que curiosamente parecía venir de todas direcciones. Daba igual que apuntasen a cualquier lado o que fuese de día o de noche, la señal seguía ahí.
Era más lógico pensar que le pasaba algo a la antena a que el cielo estaba emitiendo señales en todas direcciones, así que se subieron al tejado a revisar la antena. Allí encontraron lo que ellos definieron como una "blanca sustancia dieléctrica" (un material dieléctrico es aquel que conduce muy mal la electricidad). Este lenguaje tan rebuscado no quería decir más que una cosa: una paloma había cagado en la antena (con perdón).
Así que cuando creyeron haber encontrado el problema y lo arreglaron, fueron tan felices a encender su antena, pero de nuevo el misterioso ruido seguía ahí.
Revisando unas viejas teorías, vieron que las características de la señal de radio que estaban recibiendo, coincidían exactamente con las que debería tener la señal disipada de la Gran Explosión.

Los dos jovenes físicos recibieron el Nobel, eso sí, 14 años después.

Como anécdota nos queda que cuando los astrofísicos fueron a examinar la señal que habían descubierto dijeron algo así como:

"Estamos viendo el nacimiento del Universo, o bien un montón de mierda de paloma"

Red Escéptica
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