Archivo de la categoría: Física

Patrañas (XVII): Aclarando algunas cosas sobre el concepto de “energía”

Uno de los términos más confusos que rondan tanto por internet como por las librerías es la palabra “energía“. Este concepto se utiliza en una gran variedad de situaciones, desde los textos científicos académicos hasta los círculos más esotéricos, así que es normal que mucha gente tenga una idea muy difusa de lo que es la energía y muchas veces no sea consciente de que hay contextos en los que el término no significa nada en absoluto.

Por tanto, hoy voy a intentar aclarar qué es la energía para que nos sea más fácil distinguir cuándo una persona nos está intentando vender (literal o metafóricamente) una idea que se está sacando de la manga.

La energía es “la propiedad que se debe transmitir de un objeto a otro para que pueda realizar un trabajo“. A su vez, el trabajo es una magnitud física que representa “la capacidad para mover cosas de un lugar a otro“. Por tanto, cualquier fenómeno que pueda provocar un movimiento estará transmitiendo alguna forma de energía a su entorno.

Por ejemplo, cuando el agua cae a través de los conductos de una presa, hace girar unas turbinas que generan electricidad. Como su movimiento se puede transmitir a otros objetos, el agua produce energía. Esta capacidad que tienen las cosas que están en movimiento para mover otros cuerpos se llama energía cinética.

Esquema adaptado de aquí.

Sí, bueno… ¿Y qué tipo de energía hace que los fogones de la cocina o el microondas calienten la comida? Porque el metal de las ollas está quieto todo el rato y la comida del microondas no se pasea por encima del plato, así que nada está realizando un “trabajo” sobre ellas.

Buen apunte, voz cursiva. Es verdad que, a primera vista, hay muchos fenómenos que parecen no producir trabajo y, por tanto, da la impresión de que no pueden estar generando energía. Pero si miramos la realidad con más detenimiento, incluso lo que está quieto está lleno de movimiento.

Como hemos visto en otras entradas, la temperatura de un objeto refleja la velocidad a la que se mueven las partículas que lo componen: cuanto más rápido se muevan los átomos de una sustancia, más caliente estará. Sabiendo esto, es fácil ver por qué el calor que producen un fogón o un microondas también es una forma de energía.
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Respuestas (LXXXIV): ¿Realmente es posible que el universo sea un holograma?

Hace poco me di cuenta de que el buzón de entrada de mi correo electrónico (jordipereyra@cienciadesofa.com) ha acumulado muchas preguntas sobre la hipótesis del universo holográfico, un concepto que seguramente os habréis encontrado alguna vez en forma de noticias con titulares sensacionalistas que afirman que algún grupo de científicos ha demostrado que vivimos en un holograma.

A juzgar por los correos que me han llegado, parece que mucha gente ha interpretado que la comunidad científica se está preguntando seriamente si nuestro universo podría ser realmente un holograma en el sentido literal de la palabra: un modelo en tres dimensiones proyectado a partir de una superficie bidimensional (ya sea plana o curvada). Algo así, vaya:

Dramatización. (Fuente)

Pero, ¿hay algo de cierto en esta idea? ¿De verdad alguien ha demostrado que vivimos en un “universo holográfico”? ¿O el concepto de que la realidad es un holograma es una exageración más, alimentada por las ansias que tienen los medios digitales de ganar clicks fáciles?

Conociendo el historial de este blog, me huelo que la respuesta es que…

Shhhh, no adelantemos acontecimientos, voz cursiva. Para entender de qué va todo esto del universo holográfico, primero tendremos que hablar sobre información y agujeros negros.
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El “nivel del mar”: un concepto más complejo de lo que parece

NOTA: si habéis estado siguiendo a Ciencia de Sofá en Instagram (@cienciadesofa) o en Facebook durante estos días, sabréis que he estado de viaje en Islandia. Vi muchas cosas interesantes y terminé grabando bastantes vídeos, así que es probable que durante las próximas semanas cuelgue más de un vídeoblog del viaje en el canal de Youtube… Por si os queréis suscribir a él y tal (guiño, guiño).

Acabada la campaña chapucera de redes sociales, pongámonos manos a la obra con la entrada de hoy.

Imaginemos que estamos en la playa un día especialmente tranquilo. Más allá de las pequeñas olas que puedan romper la armonía de la superficie lisa del mar, en esos momentos nos da la impresión de que el agua del océano está perfectamente nivelada con el horizonte como si fuera un vaso de… Bueno, de agua. Pero esta aparente planitud de los océanos no es más que una ilusión porque, como todos sabemos, la Tierra es redonda y, a gran escala, la superficie de las grandes extensiones de agua está tan curvada como la de nuestro planeta.

Aun así, entre lo difícil que resulta apreciar la curvatura del horizonte y lo poco concreta que es la expresión “nivel del mar“, da la impresión de que, aunque esté curvada, la superficie del océano debería estar nivelada a lo largo y ancho del planeta. Dicho de otra manera: lo lógico sería que todos los puntos de la superficie del mar estén a la misma distancia del centro de la Tierra.

Pero resulta que no es así: la superficie del océano está llena de protuberancias y depresiones, igual que en tierra firme hay montañas y valles. Y no me refiero a las olas o las mareas, sino a masas inmensas de agua que se alzan por encima de otras a escala planetaria y que permanecen estables durante millones de años. Lo que quiero decir es esto, vaya:

Sí, claro, montañas de agua… Me parece que vas a necesitar algo más que un dibujo cutre para convencerme.
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¿Cuál es la manera más rápida de enfriar una bebida? (y por qué)

Ahora que tengo un material ligeramente mejor (básicamente, el micrófono de solapa que me habéis sugerido mil veces y  un ordenador que no se atasca cada 30 segundos cuando estoy editando), vuelven los vídeos de Ciencia de Sofá. Esta vez quería poner a prueba cuál es el método que funciona mejor para enfriar rápidamente una bebida: sumergirlo en hielo, en agua y hielo o en hielo con agua salada. Eso no quiere decir que no existan otros métodos potencialmente mejores que pueda poner a prueba en otro vídeo… Si queréis.

¡Espero que os sea útil!

¿Vivimos en un multiverso?

Tanto si os gusta la ciencia-ficción como si no (pero especialmente si os gusta), habréis oído hablar mil veces sobre la idea de que vivimos en un multiverso compuesto por muchos universos más o menos parecidos al nuestro. De hecho, es posible que hayáis escuchado a alguien justificando esta “teoría” con un argumento parecido a este:

Cada vez que tiene lugar un evento que puede producir varios resultados diferentes, el universo se divide en tantas versiones distintas de sí mismo como posibles conclusiones existan. Si por ejemplo lanzas un dado, el universo se ramificará en seis versiones diferentes y, en cada una de ellas, existirá una copia de ti mismo que obtendrá un número distinto. Por tanto, aunque a ti te parezca que el asunto se acaba cuando tiras el dado y sacas un 3, existirían otras cinco realidades alternativas en las que cinco versiones paralelas de ti mismo habrían observado cada posible resultado… Pero nunca podrías ponerte en contacto con ellas, porque esos nuevos universos serían inaccesibles.

Por supuesto, en función del resultado que hubieras obtenido en cada uno, tu vida se desarrollaría de manera diferente en estos nuevos universos.

Aplicado esta lógica al universo entero, este planteamiento implicaría que la realidad se habría estado ramificando constantemente desde que tuvo lugar el Big Bang, creando nuevos universos cada vez que la interacción entre dos partículas tenía más de un resultado posible. Si esto fuera cierto, existiría una cantidad potencialmente infinita de universos paralelos que habrían evolucionado de manera diferente al nuestro durante casi 14.000 millones de años. Algunas de estas realidades alternativas serían parecidas a la nuestra, pero otras serían radicalmente distintas.

¿Eso significa que existirían otras versiones del universo en las que me ha tocado la lotería varias veces? ¿Y otras en la que he ganado un premio Nobel? 

Sí, claro, voz cursiva. Y otras tantas en las que la Tierra nunca se llegó a formar o algunas en las que la especie humana ha sido extinguida por un meteorito. Incluso existiría alguna realidad en la que tú llevas el blog y yo soy la voz cursiva.

Y seguro que Ciencia de Sofá tiene mucho más éxito en ese universo. En cualquier caso, ¿a qué esperamos para desarrollar alguna tecnología que nos permita visitar todas esas realidades paralelas potencialmente fantásticas? 
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Respuestas (LXXXII): ¿Qué tienen de especial los condensados de Bose-Einstein?

Igual que otros muchos lectores antes que él, Álex Molero me ha mandado un correo electrónico a jordipereyra@cienciadesofa.com pidiéndome que escriba un artículo sobre un estado de la materia que seguramente os suene de algo, aunque tenga un nombre un tanto extraño: el condensado de Bose-Einstein.

¡Vaya si me suena! De hecho, me empezaré a preocupar el día que salga a la calle y nadie me pare para hablarme de los condensados de Bose-Einstein.

Vale, vale. Captado, voz cursiva. Empecemos poniendo algo de contexto sobre eso de los estados de la materia.

Como comenté en esta otra entrada en la que explicaba por qué los charcos se secan aunque el agua no hierva, las partículas que componen todas las cosas que nos rodean están en constante movimiento. Es más, lo que nuestros cuerpos interpretan como temperatura no es más que la velocidad con la que se mueven las moléculas: un objeto nos parecerá caliente al tacto si sus moléculas se mueven deprisa y frío si se mueven más despacio, como podéis ver en el siguiente vídeo.

Las partículas de la caja izquierda (más lentas) están más frías que las de la derecha (más rápidas).

Respuestas (LXXXI): ¿Cómo influye la gravedad en la altura de las montañas?

Un lector llamado JoséF Antonio Esteve estaba mirando fotos de una luna de Saturno llamada Jápeto cuando se enteró de que existen picos de hasta 20 kilómetros de altura a lo largo de la cordillera montañosa que rodea el ecuador de este satélite.

Jápeto con su cordillera. (Fuente)

Hay varias hipótesis sobre el origen de esta cordillera, como por ejemplo que es material que se amontonó sobre la superficie del satélite mientras pasaba a través de los finos anillos de Saturno o que es un bulto producido por la rápida rotación del objeto durante su formación. Y luego están las páginas de conspiraciones, que os dirán que los satélites están huecos por dentro y que los extraterrestres que construyeron a Jápeto se dejaron la marca de la soldadura al ensamblar sus dos mitades.

Pero a José Antonio no le importa nada de eso: como buen snowboarder que es, él está interesado en la posibilidad de bajar por las laderas de una montaña nevada de 20 kilómetros de altura. Sin embargo, antes de llamar a la NASA para intentar convencer a la agencia espacial de que deberían montar una misión espacial sólo para él, José Antonio ha buscado más datos sobre el satélite y ha encontrado un problema: la gravedad sobre la superficie de Jápeto es 43 veces menor que la de nuestro planeta.

Ante la perspectiva de que un campo gravitatorio tan débil le impida disfrutar del descenso por las laderas kilométricas de Jápeto (y de haber viajado hasta Saturno para nada), a José Antonio le gustaría saber si se podría aumentar la gravedad de este satélite hasta una cifra más parecida a la de la Tierra.

Vamos a comprobarlo con un cálculo rápido.
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Algunos desafíos de viajar a velocidades cercanas a la de la luz

Las películas y las series de ciencia-ficción nos han acostumbrado a ver a sus protagonistas moviéndose de un lado al otro del universo como si se estuvieran paseando por su casa. Y, tal vez por eso, me da la impresión de que se tiende a infravalorar la dificultad real que supondría explorar el espacio: no hablo sólo de movernos de un lugar a otro dentro de la Vía Láctea, sino del sueño de llegar a expandir nuestra civilización más allá de nuestra galaxia hacia el resto del universo.

Total, que en la entrada de hoy quería comentar algunos de los desafíos más tochos que tendremos que superar para movernos con relativa libertad por el cosmos.

En primer lugar, abordemos el problema más obvio: las enormes distancias que separan las cosas en el espacio.

Cuando se habla del espacio que separa las estrellas, os sonará la medida del año luz, que equivale a la distancia que recorre un rayo de luz en el vacío durante un año… O casi 10 billones de kilómetros, teniendo en cuenta que la luz se propaga por el vacío a unos 300.000 kilómetros por segundo (km/s).

Para poner esta cifra en perspectiva pensad que, a 120 km/h, un coche tardaría casi 10 millones de años en recorrer un año luz, de modo que si ahora mismo pusieras rumbo a Alfa Centauri (la estrella más cercana a nuestro sistema solar) a esa velocidad, tardarías 38 millones de años en cubrir los 4 años luz que nos separan de ella. Más aún, incluso a la mayor velocidad alcanzada por un vehículo espacial hasta la fecha (los 265.000 km/h experimentados por la sonda Juno mientras se acercaba a Júpiter), una nave tardaría 17.200 años en llegar hasta la estrella más cercana.

Y, encima, para hacer el escenario aún más deprimente, nuestra galaxia mide 100.00 años luz de diámetro… Por no hablar del resto de las galaxias que nos rodean, porque hasta las más cercanas están a millones de años luz de nosotros.

Un gráfico que a lo mejor os ayuda a haceros una idea de lo lejos que está todo en el espacio.

¿Por qué recibes más radiación mientras vuelas en avión?

Hoy os traigo un vídeo nuevo en el que, siguiendo la línea del vídeo anterior, hablo sobre el origen de la radiación adicional que recibimos mientras vamos en avión… Y si es peligrosa o no (spoiler: no lo es).

Espero que os guste y, si es así, podéis darle un “meneo” al vídeo en este enlace de Menéame.net para ayudarme a aumentar su difusión. ¡Muchas gracias! 🙂

¿Tiene algún efecto la mecánica cuántica a escala humana? Aclarando algunas cosas sobre el “gato de Schrödinger”

Hace unos días, en el programa de La Vida Moderna, David Broncano sacó el tema del gato de Schrödinger, el famoso experimento mental relacionado con la mecánica cuántica en el que se mete un gato en una cámara que contiene un dispositivo que tiene el 50% de probabilidades de matarlo tras un periodo de tiempo determinado. Hasta ahí todo bien pero, a continuación, según cómo os lo explicaran, es posible que os dieran entender que, como somos incapaces de ver qué pasa dentro de la caja durante el experimento, el gato estará vivo y muerto a la vez hasta que alguien abra la caja para comprobarlo… Y será en ese momento en el que adopte un estado u otro.

¿Pero qué paparrucha es esta? ¿Hoy tocaba actualizar la sección de “Patrañas” y no me he dado cuenta? 

Pues tendría cabida en “Patrañas” perfectamente, voz cursiva, pero no porque la mecánica cuántica y la analogía del gato de Schrödinger no sean ciencia seria, sino porque hay gente que interpreta ambas como le da la gana para justificar sus ideas esotéricas absurdas, desde quienes van diciendo por ahí que la mecánica cuántica demuestra que nosotros mismos creamos la realidad al observarla hasta los charlatanes que intentan convencerte de que las enfermedades tienen un origen cuántico.

Pero hoy no me voy a centrar en desmentir ninguna patraña cuántica en particular porque creo que, para ver por dónde pierden agua todas ellas, basta con entender qué quería transmitir realmente el bueno de Schrödinger con su experimento mental gatuno. Aunque, por supuesto, antes de empezar habrá que ver de qué va eso de la mecánica cuántica.

<ironía> Bieeeen… </ironía>
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