28 febrero 2006

Sortijas, sabotajes y termómetros de mercurio - II

Navegando por Internet he localizado una estupenda página llamada Cientificos Aficionados donde no solo hablan de ciencia sino que también realizan experimentos. Me ha encantado uno titulado La Peste del Aluminio.

Contiene unas fotografías espectaculares donde puede verse el efecto del mercurio sobre el aluminio que describía en una anotación anterior. El efecto es rápido y el aluminio oxidado forma curiosos montículos sobre la chapa de metal. Merece la pena verse.

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24 febrero 2006

Einstein se equivocó

Einstein se equivocó. Si, sé que es EL genio de la física del siglo XX. Y que queda mal decirlo cuando acabamos de celebrar el centenario de la teoría de la relatividad. Pero todos han escrito ya sobre eso. Creo que puede aprenderse algo importante recordando no solo los aciertos sino también los errores.

¿Qué distingue a una teoría científica de las opiniones personales, la adivinación, la astrología o la pura especulación? Hay varios criterios, aunque uno muy popular es la hipótesis de falsabilidad de Karl Popper, según la cual deben existir experimentos que permitan intentar probar que la teoría es falsa. Pongamos un ejemplo cercano. La teoría de la gravedad dice que dos cuerpos se atraen entre si con una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Y podemos imaginar experimentos que la pongan a prueba. Con bolas de metal o con barcos en el mar, con planetas o con naves espaciales de 500 metros de largo (si existiesen, claro). A la primera excepción, si por cualquier razón dos cuerpos no se atraen hay que revisar la teoría.(1)
En cambio, pensemos en la teoría psicoanalítica de Freud. ¿Es posible demostrar que incorrecta? No hablamos de si es práctica, o útil o creíble. No discutimos si mejora los problemas de algunas personas. Simplemente ¿hace alguna predicción que, de ser incorrecta, nos diga que la teoría es falsa? (2)

A Einstein no le gustaba la teoría cuántica. La criticaba con vehemencia y acuño una frase "Dios no juega a los dados", para resumir su frontal oposición a la misma. Esta teoría hacia una serie de predicciones extraordinarias. Algunas de ellas parecían correctas y, años más tarde, crearon la base de la microelectrónica, la superconductividad o las cámaras digitales. Pero había algunas desconcertantes. Una de sus conclusiones indicaba que era posible el “entrelazamiento cuántico” mediante el cual una medición sobre una partícula (por ejemplo un electrón) afectaba instantáneamente a otra partícula con la que este “entrelazada” aunque esa partícula
se encontrase a años luz de distancia. Para Einstein resultaba perturbador que el efecto no estuviese limitado a la velocidad de la luz. A pesar de que no se intercambiaba información ni se contradecía directamente la teoría de la relatividad, creía que era imposible.

En 1935 Albert Einstein junto con Boris Podolsky y Nathan Rosen propusieron un experimento teórico para comprobarlo. Era imposible realizarlo en ese momento. De hecho, hasta 1964 que John Bell propuso una forma de realizar el experimento, nadie le dedico mucha atención. Hubo que esperar hasta 1976 para realizar el experimento real, uno de los momento más importantes de la física del siglo pasado.(3) Y las conclusiones fueron claras. Einstein se equivocaba y la teoría cuántica era correcta. Así volvió a mostrarse uno de los mejores aspectos de la ciencia. Pueden ser admiradas, e incluso reverenciadas, pero ni las ideas ni las personas son intocables. Buscar la verdad es más importante.



(1) Aunque siempre se atraen, no siempre se acercan porque puede haber otras fuerzas (desde campos eléctricos a una simple mano que los sujete) implicadas.
(2) O un ejemplo aún mejor. La muy comentada idea del "Diseño Inteligente" que sostiene que todo lo que no podemos explicar en biología implica necesariamente un diseño premeditado de un ser superior. Se olvidan de la historia de lentos avances de la biología y sostienen que si no puedes explicarlo TODO AHORA, es porque es inexplicable y de origen divino. Claro que este “argumento” consigue que algún periodico español la apoye citando a George Bush como experto científico... (Enlace gracias a omalaled)
(3) Fue un experimento delicado y extraordinariamente complejo, actualmente se ha encontrado la forma de reproducir con un simple microchip.

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El experimento EPR. http://es.wikipedia.org/wiki/Paradoja_EPR


18 febrero 2006

Rayos, truenos y relámpagos

Pueden golpearnos con una temperatura hasta 28.000 grados centígrados, con un potencial eléctrico de más de 100 millones de voltios y una intensidad de 20.000 amperios. No hay forma de huir cuando pueden perseguirte a 30.000 kilómetros por segundo con trayectorias de más de 15 kilómetros. Pero siempre podemos aprender un poco mas de cómo funciona un rayo y la forma de protegernos.


Ya hablamos hace algunas semanas de las nubes y como se mantenían en el aire las gotas de agua que forman las nubes. El roce constante entre las gotas de agua y los cristales de hielo que suben y bajan provoca la acumulación de cargas electrostáticas en la nube. Los detalles aún no están muy claros y siguen siendo investigados. Pero el resultado final es que las nubes quedan cargadas negativamente en la parte inferior y positivamente en la superior como un gigantesco condensador. Y, como consecuencia, el terreno que sobrevuelan las nubes queda cargado positivamente.

El aire es un aislante eléctrico y como tal se utiliza, por ejemplo, para separar cables a alta tensión. Sin embargo, conforme va aumentando la tensión o disminuye la distancia aumenta la intensidad del campo eléctrico y acaba perdiendo esa capacidad de aislamiento. Entonces se produce la ionización del aire y como resultado salta un arco eléctrico. Cuando hablamos de un rayo, estos arcos se forman entre la nube y el suelo (rayos negativos), entre el suelo y la nube (rayos positivos) o incluso entre las propias nubes. La energía liberada provoca un brusco calentamiento del aire que se expande provocando una onda de choque que percibimos a través del sonido del trueno. La recombinación de los átomos ionizados libera energía en forma de luz, como el relámpago que podemos ver en esta preciosa imagen de la NASA.

Los detalles del proceso son muy complejos y aún están bajo estudio. Uno de los métodos utilizados es la creación de rayos artificiales utilizando cohetes que arrastran un cable tras ellos. A la derecha podemos ver un ejemplo obtenido por el NIST.
La secuencia completa puede verse en este video de un cohete disparado para atraer un rayo al suelo.


Para protegernos hay diversos consejos. En el exterior hay que alejarse de cualquier cosa que facilite el camino de un arco como árboles o estructuras metálicas como rejas, antenas o postes eléctricos. En el interior, hay que apartarse de ventanas, cables o tuberías metálicas. También de enchufes o de cualquier electrodoméstico conectado. Un automóvil o un avión suelen ser seguros por un efecto conocido como Jaula de Faraday,

Mientras estemos lejos podemos disfrutan con las imágenes de algunas preciosas galerías de fotos y, puestos a curiosear, observando el mapa de los rayos que caen en España cada día.



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Mis cinco extraños hábitos

Me ha llegado una invitación de omalaled, autor de la estupenda Historias de la ciencia para seguir este juego y explicar mis cinco hábitos más extraños. Y aunque soy reacio a contar temas personales en esta bitácora voy a hacer una excepción.


Primero: Leo todo lo que me ponen delante. Eso incluye hasta las etiquetas del agua mineral. El lado práctico es que puedes descubrir productos de marca blanca con el mismo fabricante que otros mucho más caros. Basta con comparar el Registro Sanitario, la Agencia de Seguridad Alimentaría tiene un buscador para identificar al fabricante de un producto. Y no puedo dejar un libro a medias, así que cada vez me vuelvo más selectivo con lo que empiezo.

Segundo: Me gusta despertarme despaaaaacio. No me importa madrugar, pero necesito una larga ducha, un desayuno tranquilo y hacer la cama lenta y cuidadosamente. Mientras tanto mi cerebro no funciona ni al 50%. Nada de agresividad, solo un poco de autismo temporal.

Tercero: Empiezo un plato de comida por las partes que no me gusta. Nada de masoquismo. Simplemente me gusta pensar que, en adelante, todo es mejorar.

Cuarto: Lleno el deposito del coche cuando esta a un cuarto como mínimo. Y nunca, nunca, nunca llego hasta la reserva.

Quinto: No continuo las cadenas, aunque agradezco enormemente que se acuerden de mi (gracias Omalaled, no es algo personal). Si es para darme suerte, llenarme de dinero o garantizarme sexo sin limite, me rio y lo dejo pasar. Cuando es una historia falsa, devuelvo el correo. E intento convencer al remitente, con suavidad, del error que supone reenviarlos. Una buena forma es remitirle a esta lista de historias falsas.

Así que ahora tengo que decidir si seguir el juego. Bien mirado no es una cadena, aunque tampoco tengo muchos a quien invitar que no hayan participado ya. Lo dejaremos en una persona y una bitácora, Historietas Variadas del amigo Kamelas. Y mañana, volveré con la anotación de esta semana.

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11 febrero 2006

Sortijas, sabotajes y termómetros de mercurio

Dice la leyenda que, durante la Segunda Guerra Mundial, comandos infiltrados aplicaban una pasta de mercurio sobre los aviones alemanes. Esta pasta corroía el avión provocando su caída en pleno vuelo. Iberia lo sabe y ha tomado medidas.

En iberia.com hay un listado de artículos peligrosos que solo se permiten como equipaje de mano y con condiciones. Entre ellos: “Un barómetro o un termómetro de mercurio transportado por un representante de un organismo oficial, siempre que vaya embalado con un embalaje exterior resistente y una bolsa interior sellada a prueba de filtraciones y de perforaciones y que impida la fuga de mercurio del paquete independientemente de la posición. Nota: Se debe notificar al comandante del avión.” Casi nada.

¿Es tan peligroso el mercurio? Lo cierto es que el mercurio tiene muchas aplicaciones útiles. Ha sido utilizado desde medicamentos a desinfectantes, pasando por pilas, especialmente de botón, o lámparas fluorescentes y de vapor de mercurio. En nuestro cuerpo esta presente en muchos empastes dentales que tienen entre un 40 y un 55 por ciento de mercurio. Y, por supuesto, tenemos los termómetros y barómetros. Actualmente su uso esta descendiendo debido al problema de los residuos, pero también tiene importantes riesgos para la salud. Además de irritante para piel, ojos y vías respiratorias, es tóxico y produce enfermedades por acumulación en riñones, cerebro y sistema nervioso. Uno de sus compuestos, el metil-mercurio , es aún mucho peor. Esos son los efectos sobre nuestro cuerpo, pero ¿ sobre los aviones?

Una viga de aluminio puede convertirse en polvo tras unas pocas horas de contacto con mercurio. El Aluminio esta protegido por una fina capa de oxido muy resistente. Pero si el mercurio la atraviesa, por ejemplo por un minuscula grieta, forma una amalgama que en contacto con el oxigeno se oxida. Eso libera al mercurio para volver a formar la amalgama y continuar el proceso de oxidación . Y no solo ataca al Aluminio. El mercurio es capaz de combinarse incluso con metales nobles como el oro o la plata. Esto ha motivado su utilización en minería, para recuperar minúsculas partículas de oro o plata que no podían recuperarse de otra forma. A cambio, se genera una masiva contaminación presente, por ejemplo, en la cuenca del Amazonas. Este mismo efecto puede producirse si un anillo o pendiente de oro entra en contacto con el mercurio. Se convierte en una pieza grisácea, con apariencia de bisutería barata. Una explicación completa puede encontrarse esta estupenda anotación de Historias de la Ciencia. Afortunadamente el oro sigue ahí y puede recuperarse pero, recordando su toxicidad, mejor dejárselo a un joyero experimentado.

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03 febrero 2006

Lagrange, los viajes en el espacio y el Pico de los Tres Mares

En la comarca del Campoo, en Cantabria podemos encontrar un pico especial. Conocido como “el Pico de los Tres Mares” tiene la peculiaridad de que una gota de lluvia o un copo de nieve que caiga sobre el mismo pueden ser arrastrados y acabar en el Mar Cantábrico, Mediterráneo o el Océano Atlántico. Las matemáticas también permiten descubrir situaciones similares en el espacio y además sacarles un buen provecho para dirigir una nave especial en diversas direcciones con muy poco consumo de combustible.

En efecto, en el Pico de los Tres Mares nacen ríos y afluentes cuya desembocadura puede llevar a nuestra gota viajera en cualquier dirección. Es un buen ejemplo de la teoría del caos y de cómo pequeños cambio en un sistema pueden cambiar totalmente el resultado. Hacia 1772, el matemático italiano Joseph Louis Lagrange, descubrió unos puntos similares en el espacio alrededor de la Tierra. Estos puntos fueron denominador puntos de Lagrange en su honor y aparecen reflejados en el grafico siguiente cortesía de la NASA.



Los puntos de Lagrange son las zonas del espacio donde se equilibran la atracción gravitatorio de dos cuerpos con la fuerza centrípeta necesaria para orbitarlos. Las “curvas de nivel” que aparecen en la grafica representan distintos niveles de potencial similares a las diferencias de presión de un mapa del tiempo. Cuanto más cerca están las curvas mayor diferencia de potencial existe. Para el sistema Sol- Tierra- Luna hay cinco puntos destacados donde se equilibra las fuerzas centrifugas debidas al movimiento y las fuerzas de gravedad del Sol, la Luna y la Tierra. Los puntos L1 y L2 se comportan de una forma parecida a una “silla de montar”. Como se indica con las flechas hay fuerzas que te mantienen en la dirección del movimiento pero puedes “caerte hacia los lados” que son el Sol,la Tierra o una órbita exterior. El L1 es especialmente interesante porque siempre esta expuesto al sol. El observatorio SOHO lleva años vigilando al sol desde ahí y ha sido propuesto como punto idóneo para instalar grandes estaciones productoras de energía solar. Los puntos L4 y L5 representan un punto de equilibrio entre la Tierra y la Luna y se han considerado los ideales para una estación espacial intermedia entre ambas. El punto L3, tras el sol y justo en oposición a la Tierra, estuvo oculto hasta que las primeras sondas interplanetarias salieron de la órbita terrestre. Para decepción de algunos no ocultaba una enorme base de platillos volantes….

Estos puntos se desplazan en el tiempo al ser “arrastrados” por la Tierra y el sol en su movimiento. Asimismo, existen otros muchos puntos, definidos por los pares Sol- Marte, Sol-Júpiter o Sol-Venus. El resultado final es una serie de trayectorias definidas en cuatro dimensiones, tres espaciales más el tiempo, que permiten a una nave desplazarse por el Sistema Solar con muy escaso consumo de energía. Arrastradas, como nuestra gota de agua, por la gravedad y el caos creado por las leyes físicas más simples. Los matemáticos la llaman la Superautopista Interplanetaria y un español, Carles Simó fue de los primeros en aplicarla en las misiones de la Agencia Espacial Europea.


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