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7 de junio de 2012

Sobran científicos

Entrada publicada en No todo cabe en ciento cuarenta.

La ciencia en España tiene muchos problemas. El primero en el que pensamos son los recortes y la escasa inversión, pero los artífices de esto no opinan así. Podríamos pensar que la fuga de cerebros, pero tampoco creen que sea eso. Pudiera ser que los gobiernos confíen de tal manera en nuestros científicos que rechacen cuatro veces, cada vez con menos nota, un proyecto que acaba siendo premiado a nivel europeo. Tal vez que se gasta una gran cantidad de dinero en equipamiento e infraestructuras pero nadie se preocupa en pagar a alguien para que las aproveche con su trabajo. Nada de eso.

Al parecer, según la secretaria de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación, Carmen Vela, el problema es que en España sobran científicos. Y se ha ido a nada más y nada menos que a Nature para decirlo, para anunciar, no en el Parlamento, no en una rueda de prensa, ni siquiera en una miserable nota de prensa de la secretaría, que se reducen el número de becas Ramón y Cajal, Juan de La Cierva y Torres Quevedo.

Es la misma persona que hace pocos meses decía que en ciencia no se recortaría más porque no se puede, que se iban a mantener "la excelencia y las personas del sistema", y que está en el gobierno del partido que hace poco más de un año mostraba todo su respaldo a los investigadores por los recortes en investigación y se lamentaba de que se estuvieran descuidando "los recursos humanos del sistema, que es lo más valioso".

Carmen Vela es científica, o lo era, y debería saber que la ciencia no es simplemente algo que está ahí con lo que alguna personas, al parecer demasiadas, se ganan la vida. La ciencia es, entre otras cosas, el remedio a muchas enfermedades, al problema energético que tenemos, el pilar fundamental para el avance tecnológico y, gracias a eso, la solución en buena parte a esta crisis en la que estamos sumidos.

Señora Carmen Vela, es usted la secretaria de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación. Dimita, por favor.
5 de febrero de 2011

Pseudociencia, ciencia, filosofía y educación

Atiende unos minutos, por favor: te estamos ofreciendo un texto de filosofía y ciudadanía
[...]
Te darás cuenta de que en el recorrido que hemos trazado se va dibujando el desarrollo de una actividad reflexiva y crítica que, a partir de las aportaciones de las ciencias y de otras disciplinas, presenta ante tus ojos un paisaje acerca de lo que es el ser humano en todas sus dimensiones.
[...]

Estos fragmentos forman parte de la presentación con la que empieza el libro de "Filosofía y Ciudadanía" de primero de bachillerato de la editorial McGraw-Hill (negritas mías). Se trata de una declaración de intenciones muy loable pero que rápidamente se va al traste.

Al final de cada tema de los trece que compone el libro hay una sección llamada "Taller de filosofía" en la que se proponen diversas actividades, como un debate, ver una película o leer un libro y comentarlos después, o te dan consejos sobre "cómo ser filósofos", explicándote como preparar un debate, o una conferencia o cosas similares.

En el tema 3, llamado "La filosofía como racionalidad teórica", tenemos la siguiente actividad:

Clic para ampliar
Sí, un libro de filosofía invita a ver un pseudo-documental New Age de misticismo cuántico lleno de mentiras y tergiversaciones como es ¿¡Y tú qué sabes!? y lo da todo como cierto, en un tema que lleva la palabra "racionalidad" como parte del título. Pero eso no es lo único, lo mejor es analizar la actividad punto por punto.
  1. Para empezar, que es lo menos importante, "William Arntz Betsy Chasse" no es una persona, sino dos, William Arntz y Betsy Chasse, que son los directores, junto a una tercera persona, Mark Vicente, de la que se olvidan.
  2. No pretende explicar la teoría de supercuerdas, que de hecho no se menciona en la película*, sino que pretende convencer a los espectadores de que la realidad la creamos nosotros a nuestro antojo, y que esto está demostrado científicamente y expresado en la mecánica cuántica y en la neurociencia, lo cual es, simple y llanamente, mentira. Para ello se basa en los testimonios (intercalados en la narración de la historia) de una serie de iluminados que, directamente, en muchas ocasiones se inventan la mecánica cuántica. Uno de ellos no es un iluminado, sino que es David Albert, quien ha expresado su enfado con el filme, ya que estuvo, según sus propias palabras, cuatro horas explicándoles a los realizadores de la cinta que la unión entre la conciencia y la cuántica que estos proponían no era más que una patraña, y han editado sus declaraciones para que parezca que está de acuerdo con la tesis que defienden los iluminados.
  3. La teoría de supercuerdas no pretende armonizar la física cuántica con la relatividad de Einstein y la gravitación de Newton. La gravitación de Newton no pinta absolutamente nada aquí. La relatividad general de Einstein hace ya casi un siglo que la desechó. La gravitación de Newton es "incorrecta" (en cuanto a que no es aplicable a todas las situaciones), aunque aún haya gente que no se ha enterado. Si se sigue explicando en los colegios e institutos (y la universidad) es porque es mucho más sencilla que la teoría de Einstein (yo, en cuarto de Física, estoy empezando a aprender lo necesario para poder abordarla el curso que viene) y se aproxima muy bien en la mayoría de los casos.
  4. Esto es lo que me ha repateado más de todo. ¿Cómo que la teoría de supercuerdas se cree como una religión? Esto no es otra cosa que un insulto a los científicos que dedican su vida a esta teoría. Cierto es que la teoría de supercuerdas es controvertida por las discusiones sobre si es falsable o no, y lo que esto implica respecto a su estatus de teoría científica, pero lo que está claro es que de eso a afirmar que "se cree como una religión" hay un gran trecho solo salvable para quien no tiene ni idea de ciencia, supercuerdas o religión. Las teoría de las supercuerdas surgen de un desarrollo matemático, y por tanto lógico, de una idea inicial para explicar un fenómeno que además ha provocado avances en otros campos importantes de la física con sus aportaciones. Eso es ciencia, es lo que hace la ciencia, y decir "que se cree como una religión" es negar la evidencia.
  5. Sin duda los autores del libro tienen una fijación con la religión, pues catalogan de "culto religioso" a Ramtha's School of Enlightenment, que es simplemente una secta dirigida por Judy Zebra Knight (que sale en la película hablando de "mecánica cuántica") que dice que Ramtha, un supuesto guerrero lemuriano que luchó contra los atlantes hace 35000 años y que da nombre a la secta, se comunica con ella. Se supone que este guerrero nos instruye con su sabiduría (al igual que lo hizo con los antiguos egipcios, y también con DaVinci) por medio de Knight, que la enseña en su "escuela". Parte de su programa es la creación de la realidad a partir de nuestra conciencia, que es precisamente de lo que habla el filme. Otras cosas que Ramtha enseña es que el VIH es el modo que tiene la naturaleza de librarse de la homosexualidad.
Si los mismos que escriben lo anterior son los que instruyen la "actitud reflexiva y crítica" a las futuras generaciones, estas están condenadas. Condenadas a tragarse toda la mierda que les echen. Pero claro, esto es lo que pasa cuando uno piensa que puede hablar de cualquier cosa sin tener ni idea y, lo peor de todo, no se preocupa en informarse antes de hacer su trabajo. Pero bueno, es un trabajo irrelevante y sin ninguna importancia. Total ¿educar y formar a las futuras generaciones? ¿A quién le importa eso?

*Reconozco que no la he visto entera, no lo he soportado, pero cuando lo he dejado ya estaban con la neurociencia y estoy casi seguro que no hablan de cuerdas en el resto.
20 de septiembre de 2010

El azul del cielo no es como lo pintan

Sí, el azul del cielo, tema que aparece en todos los blogs de ciencia y en gran cantidad de libros divulgativos. El problema es que la cosa no es como lo pintan. A mí la famosa idea de que el cielo es azul por el esparcimiento* de Rayleigh debido a las moléculas de oxígeno y nitrógeno siempre me había satisfecho, pero un día en la asignatura de Óptica vi lo que eran los medios ópticamente densos y ópticamente diluidos.

Que un medio sea ópticamente denso u ópticamente diluido depende de dos cosas: la cantidad de moléculas que haya en un determinado espacio, y la longitud de onda de la luz (o de la radiación electromagnética de forma más general) que lo atraviese. Si hay menos de 10 moléculas en el espacio de un cubo de longitud de arista igual a la longitud de onda, es diluido; si la cantidad de moléculas en ese espacio es mayor de 1000, es denso; el resto son casos intermedios que no nos interesan. Como se ve fácilmente, un mismo medio puede ser diluido para una longitud de onda y denso para otra.

La cosa es sencilla. El esparcimiento de Rayleigh a la que se le suele atribuir el azul del cielo se da cuando el medio es diluido, cuando es denso, tenemos refracción (cambio de dirección debido a un cambio de velocidad en la luz). El problema está claro: las moléculas de los gases que componen aire son un medio ópticamente denso para las longitudes de onda de la luz visible, por lo que no puede haber esparcimiento.

Así, de un plumazo, todas mis ideas del azul del cielo se fueron al traste. Para darle la puntilla a mis conocimientos, el profesor remató "el azul del cielo no se debe a esparcimiento de Rayleigh por moléculas de nitrógeno y oxígeno".

Un par de compañeros y yo, no nos quisimos quedar con la duda, y tras hacer los cálculos varias veces y convencernos de que, efectivamente, el aire es ópticamente denso para la luz visible, le pedimos una tutoría. Al profesor se le vio contento cuando se la pedimos, pues estábamos en las primeras semanas del curso, y no era normal tener alumnos en su despacho. Luego cuando le explicamos nuestra duda, que era completamente irrelevante para la asignatura, su cara se tornó un poco decepción, o al menos esa impresión me dio.

Pero antes de seguir, habrá que entender cómo funciona el famoso esparcimiento de Rayleigh, que es algo muy simple: la luz, al encontrarse con moléculas o átomos, se desvía. Esa desviación es diferente para cada longitud de onda (para cada color, por tanto). En el cielo, de alguna forma, los rayos con longitud de onda en el azul se desvían más, y por eso los vemos llegando de cualquier lado (por eso el cielo se ve azul). El color amarillo que le vemos al Sol, por ejemplo, se desvía menos, y por eso no lo vemos en el resto del cielo.

Como ya hemos dicho, las moléculas que hay en el aire están demasiado juntas para que haya esparcimiento. Cuando un rayo se desvía, enseguida se encuentra con otra molécula que la vuelve a desviar, y las desviaciones "se cancelan", por lo que el rayo sigue en línea recta.

Después de tanta vuelta, la razón para el azul del cielo: la densidad del aire no es constante, tiene fluctuaciones. Es decir, el aire tiene una densidad media demasiado alta como para que haya esparcimiento, pero esas moléculas de más o de menos respecto a la media en cada punto, provocan el esparcimiento. Podríamos decir que la inmensa mayoría de las moléculas del aire funcionan como una especie de "fondo" que lo único que provoca es que la velocidad de la luz sea un poquito más baja que en el vacío, es como si no existieran, y las moléculas "extra" debidas a las fluctuaciones de densidad, que son muchas menos, provocan el esparcimiento de Rayleigh.

*Uso esparcimiento en lugar de dispersión, que es lo más habitual y lo que yo solía usar, porque al escribir el artículo descubrí que es lo recomendado por la RAC.

Gracias a Smaigol por pasarle la revisión al post por si mi memoria me había jugado una mala pasada.
18 de julio de 2010

Rectas quebradas: refracción y principio de Fermat


Todos hemos visto esta imagen alguna vez: un lápiz recto que al estar parte dentro y parte fuera del agua, deja de ser recto. Lo sacamos del agua (o lo metemos entero) y recto de nuevo.

Como casi todos sabéis, esto se debe a la refracción: al cambiar de medio, la luz cambia de velocidad, y varía también su trayectoria. Ese cambio de trayectoria hace que nosotros veamos el objeto donde no está (interpretamos que el rayo de luz ha seguido una línea recta cuando no es así).

Cómo se determina la trayectoria del rayo después de curvarse nos lo dice el principio de Fermat que se enuncia, en su versión más antigua y probablemente comprensible como:
El trayecto seguido por la luz al propagarse de un punto a otro es tal que el tiempo empleado en recorrerlo es un mínimo.
Nosotros tenemos la idea de que la línea recta es el camino más corto y por tanto el más rápido. Sin embargo, el camino más corto no tiene por qué ser el más rápido. Imagínate que ves a alguien ahogándose en un río. Tú, que sabes nadar perfectamente, decides que tu deber como ciudadano es salvar a esa persona, así que corres hacia ella. Supón que no estáis a la misma altura en el río, sino que la persona está más abajo, por lo que tienes que correr en diagonal respecto a la orilla. Le queda poco tiempo a la persona, hay que llegar lo antes posible, así que corres en línea recta hacia ella. sin embargo, eso no es la mejor idea para llegar cuanto antes, pues, aunque era muy buen nadador, corres más rápido que nadas. Por tanto, si quieres llegar lo antes posible, la mejor idea es que aproveches esa mayor velocidad en tierra corriendo una mayor distancia para reducir la distancia que te toca nadar.

Lo mismo hace la luz. Como en el agua se mueve más lentamente que en el aire, toma un camino que reduce la distancia que recorre en el agua y aumenta la que recorre en el aire. El camino es un poco más largo, pero se recorre en menos tiempo.

Esto que hemos visto es lo que pasa desde un punto de vista geométrico, pero nos falta ver qué es lo que pasa en la superficie cuando la luz llega para que el rayo cambie de dirección. La luz es una onda, como ya vimos al hablar del espectro electromagnético, que es un campo que oscila. Cuando este campo llega a la superficie del material, hace que los electrones de este oscilen, y al oscilar estos generan una nueva onda electromagnética. De otra forma, podríamos decir que cuando el rayo de luz llega a los electrones de la superficie del material, estos lo absorben y usan la energía en ponerse a oscilar, y esa oscilación genera un nuevo rayo, que emiten hacia el material. La cosa es que la onda nueva no es exactamente igual que la anterior, ya que no se ve influenciada por los átomos de los alrededores que también oscilan.

Las partes claras y las oscuras deben coincidir. Por ello se tuerce.
La frecuencia de la onda* (las veces que oscila por segundo) es la misma a ambos lados de la superficie (si no lo fuera, la luz cambiaría de color después de atravesar un medio transparente, pues el color viene determinado por la frecuencia), pero la longitud de onda (distancia entre los máximos) cambia. Para que la onda a un lado y la onda al otro lado coincidan y no se corte, al haber cambiado la longitud de onda, tiene que cambiar su dirección de propagación, que es precisamente lo que pasa.


*Para mas información sobre longitud de onda y frecuencia, leer la primera entrada del efecto Doppler.
Fuentes, referencias y más información: Física de Feynman volumen I.
2 de julio de 2010

Ser más viejo que tu madre: dos poblaciones de cefeidas

El 50% (de un total de 2) de las reacciones que he recibido respecto al artículo de las cefeidas han sido airadas opiniones por no mencionar las dos poblaciones de cefeidas que existen y el importante papel que tuvieron en la resolución de otro gran problema astronómico del siglo XX. Hablemos de ello, pero antes lee el otro artículo si no lo has hecho, para no tener problema con este.

Imaginaos la siguiente situación: vais al médico a haceros unas hipotéticas pruebas, cuyo resultado, según el médico, indica que sois más viejos que vuestra propia madre. Esto no tiene ningún sentido, pensaríais, pero los resultados no engañan. A este problema se enfrentaron los astrónomos pocos después de descubrir las cefeidas y usarlas para calcular distancias, que junto al desplazamiento al rojo relacionaron con la edad de las estrellas y del universo. En concreto la edad que calcularon para el universo era de unos 2 mil millones de años.

Puede parecer una buena edad, es un número grande, pero el problema es que los geólogos habían calculado ya la edad de la Tierra usando la radiactividad de sus rocas, y le habían dado una edad de 4,7 mil millones de años aproximadamente. Algo fallaba. No podía ser que la edad de la Tierra fuera más del doble de la del resto del universo.

Walter Baade se dio cuenta de algo que solucionaría ese problema. El lugar fue el gran observatorio del Monte Wilson que, como vimos al hablar del descubrimiento de las cefeidas y el desplazamiento al rojo, ha sido lugar de grandes descubrimientos astronómicos. El año fue 1942, en una de esas noches en que Los Ángeles apagaba sus luces debido a la guerra*. Baader aprovechó esa oscuridad más profunda de lo habitual para girar su telescopio Hooker a la galaxia Andrómeda. Allí pudo observar las estrellas más internas de la galaxia, que presentaban un aspecto, composición y comportamiento muy diferentes a los de las estrellas de las capas exteriores. Las internas eran más rojas y su órbita era elíptica, mientras que las exteriores eran más azuladas, tenían un mayor contenido en metales y su órbita era circular. Las externas eran más jóvenes que las internas, y fueron calificadas como de Población I, mientras que las otras se catalogaron de Población II.

Después de la guerra, con un nuevo telescopio, el Hale, y en un nuevo observatorio, el del Monte Palomar, Baader estudió las cefeidas que había en las regiones de cada población, y descubrió lo que solucionaría el problema de la edad de la Tierra y el universo. Las cefeidas de las distintas poblaciones se diferenciaban no sólo en lo que diferenciaba al resto de estrellas de esas poblaciones, sino que la relación entre período y luminosidad no era la misma: una cefeida de la población I con el mismo período de la población II no tenían la misma luminosidad.

Hasta el momento, se había usado la misma relación período luminosidad para todas las cefeidas. Cuando se aplicó la relación adecuada según fuera la cefeida de la población I o de la II, las distancias obtenidas cambiaron mucho. Por ejemplo, la galaxia Andrómeda se pensaba que estaba a una distancia de menos de un millón de años luz (los 700 000 de los que se habló en la anterior entrada), sin embargo ahora se vio que realmente se encontraba a 2,5 millones de años luz. Además, se comprobó que esta galaxia era mucho más grande que la nuestra (hasta el momento las medidas parecían indicar que la nuestra era la galaxia más grande), y que no era menos luminosa (lo que pasaba es que era más lejana de lo que se pensaba).

Esta gran variación en la escala del universo obligó a calcular de nuevo la edad, y se vio que, como mínimo, el universo tenía 5000 millones de años. Posteriormente, mediante otros estudios (como la forma en la que se produce en las estrellas la fusión del hidrógeno en helio, se calcularon edades aún mayores para algunas estrellas, de 10 a 15 mil millones de años, e incluso de billones de años. En la actualidad,  el dato más aceptado y citado son 13 700 millones de años, proporcionado por el WMAP.

Independientemente de la edad que se dé como correcta actualmente, el problema de vivir en un planeta con una edad mayor que el resto del universo se solucionó cuando se vio que había distintos tipos de cefeidas. Porque no, no puedes ser más viejo que tu madre.

Todo esto lo explica mucho mejor Asimov en Introducción a la ciencia.
* No sé si fue esa noche en concreto o alguna otra. ACTUALIZACIÓN: Seguramente no fuera esa noche, sino cualquier otra. Al parecer se apagaban las luces todas las noches (ver comentarios).