Categoría: Ciencia

Anotaciones sobre asuntos científicos.

Introducción a la física cuántica

Publicado por Iñaki a las 13:30 Martes 16 de abril de 2013

Me gustaría recomendaros una fantástica colección de artículos que César Tomé acaba de completar en el Cuaderno de Cultura Científica. Lleva por título Incompletitud y medida en la física cuántica (sigue los enlaces a continuación):

A lo largo de estas semanas hemos explorado muy someramente la teoría cuántica. Hemos descubierto que lo que la diferencia más característicamente de la física clásica es la superposición de estados (I. La teoría superpositiva) y que las implicaciones de esta característica llevan a conclusiones tan extrañas que provocaron que algunos, notablemente Einstein, afirmaran que la teoría no era completa (II. Los dados de dios). Bell nos enseñó que si la teoría no era completa entonces debíamos renunciar a la localidad (III. Entrelazamientos y desigualdades). El problema de la posible incompletitud de la física cuántica, y el de la medida asociado, lleva a cómo interpretar los experimentos y las matemáticas que tan bien los describen. El experimento mental del gato de Schrödinger (IV. Un gato y el destino del universo) sirvió de piedra de toque para diferenciar las interpretaciones estándar de Copenhague (V. Decoherencia o el papel de la constancia), de las que niegan el colapso de la función de onda (VI. La onda piloto) o de metateorías que toman las matemáticas como expresión literal de la realidad (VII. Universos paralelos).

¿Qué conclusión sacar de todo ello? (VIII. Esperando a Didinberg).

Bonus: el Cuaderno de Cultura Científica es el único blog de ciencia que se presenta al II Concurso de Blogs que organiza la Universidad de Alcalá (entre otros colaboradores) en la categoría de Mejor blog de difusión de la cultura en español. ¿A qué esperas para votar?

Cierra bien la olla o… que no te pille cerca

Publicado por Iñaki a las 18:00 Martes 9 de abril de 2013

¿Qué es lo peor que puede ocurrir si utilizas mal una olla a presión? —se pregunta un lector de What if?, la última creación del autor del cómic xkcd—, a lo que Randall responde así:

¿Lo peor?

¿Por qué estás tarareando "Ice Ice Baby"?

Las ollas a presión son peligrosas.

Pueden estallar, en algún sentido, pero no tan violentamente como temerías (o esperarías). La presión en el interior de una olla doméstica no va más allá de las dos atmósferas —aproximadamente la presión en el interior de una botella de soda—. Estos niveles pueden resultar peligrosos, pero generalmente no son suficientemente altos como para provocar una ruptura violenta del metal.

Entonces, ¿qué hace peligrosa a una olla a presión?

Pues, básicamente, el desparrame de líquido hirviendo en todas las direcciones. Y estando de acuerdo en este punto —y en que, evidentemente, las presiones alcanzadas no revientan el metal—, no me queda del todo claro que una olla a presión no pueda estallar (en el sentido más llano de la palabra) de manera bastante violenta y peligrosa. Por eso he hecho unas cuentas rápidas.

Supongamos una tapa esférica en el vacío… no, esto era otro problema. Pongamos más bien el nada descabellado supuesto de que cerramos mal la tapa de la olla a presión de forma que aguanta la presión de mala manera, pero alcanzado un nivel, se suelta definitivamente. Digamos que este valor con el que finalmente estalla es de 1,5 atmósferas. Consideremos también (ahora sí) una tapa perfectamente plana, circular, indeformable, de 15 cm de radio y 1 kg de masa (pero no en el vacío).

olla

La fuerza que le proporciona el impulso a la tapa en el momento del estallido es igual a la presión resultante (hacia arriba, igual a la interior menos la atmosférica) por su superficie menos el peso, testimonial frente a la otra fuerza.

F = P \cdot A - mg = 0.5 \mathrm{atm} \cdot 0.15^2 \pi - 9.8 = 50662.5 \mathrm{Pa} \cdot 0.15^2 \pi - 9.8 = 3571 \mathrm{N}

Para hacer las cosas muy simples, y siendo bastante conservadores, supondremos que esta fuerza actúa durante 2 milisegundos. El impulso que sufre la tapa (la fuerza por el tiempo que actúa) le confiere una velocidad (F \Delta t = m \Delta v), así que una multiplicación nos da una velocidad inicial de unos 7 m/s (unos 25 km/h). O, lo que es lo mismo, significa que, en su vuelo, alcanzaría una altura de unos 2,5 metros (si no se lleva nada por delante como el extractor o nuestra cabeza…).

No sé cómo de acertados son mis supuestos, pero desde luego el resultado casa con el único dato experimental que poseo. Conclusión: efectivamente, las ollas a presión pueden resultar bastante peligrosas si se utilizan con poco cuidado.

El lado humorístico de la documentación científica

Publicado por Iñaki a las 9:30 Viernes 1 de marzo de 2013

(Esta anotación se publica simultáneamente en Aspectos Básicos de la Actividad Investigadora 2013, blog asociado a la asignatura de máster homónima impartida por Joaquín Sevilla Moróder en la Universidad Pública de Navarra)

La documentación científica, más concretamente los papers, debido a la rigidez en su estructura, a la rigurosidad y la seriedad que entrañan, se prestan a la parodia con facilidad. Estos días andan circulando tres excelentes ejemplos, pero seguro que conocéis muchos más (me refiero en todo momento a piezas humorísticas realizadas a tal efecto, porque la ciencia también nos regala a veces estudios que resultan involuntariamente risibles; véase si no, a modo de ejemplo, A closer look on tumbling toast).

Mario Herrero compartía en la lista de Naukas un pseudopaper de un doctorando italiano que al parecer lleva circulando varios años (el artículo, no el doctorando, espero). Lleva por título Foundations of Gauge Theology, y realiza una reinterpretación de las propiedades de Dios bajo el prisma de la Teoría Cuántica de Campos para superar las deficiencias de la Teología Clásica… Lo que viene siendo un físico teórico con falta de horas de sueño, vamos. La primera referencia que aparece, por supuesto, cita a la Biblia. Y por enredar, no con menos guasa (y razón), César Tomé aprovechó para darnos una pequeña lección:

No es por enredar (o sí) pero la primera frase es falsa.

Ni toda teología ha considerado a dios/dioses omnipotente/s y omnipresente/s, ni siquiera la teología judía prerabínica lo ha hecho. Por otra parte la cita [1] es incompleta, pues Biblia es un nombre genérico: hay que especificar versión no sólo de los textos originales (por ejemplo Septuaginta / Vetus latina / Vulgata y dentro de éstas si es la versión alejandrina o la vaticana) sino también a qué compilación de libros bíblicos canónicos nos referimos (no es la misma la ortodoxa, que la católica que la protestante) y en el caso de que sea una traducción a una lengua moderna cuál es esta: en el caso del español, por ejemplo, de la biblia de Jerusalén (la que usa el Vaticano y editada en Bilbao) a la del Nuevo Mundo va un abismo. y esto es suponiendo que nos estamos refieriendo a una biblia cristiana y no a la Tanaj judía, claro.

Demasiados problemas con la frase de inicio como para seguir leyendo.

No le queda a la zaga esta genial propuesta de matrimonio en forma de paper: Two Body Interactions: A Longitudinal Study. A este respecto, Iván Rivera apuntaba apropiadamente que «Quién hubiera dicho que en esa fase de la interacción de dos cuerpos el \LaTeX{} pudiera ser tan útil como el látex».

Por último, de la mano de Fernando Frías llego a Towards a Quantum Mechanical Interpretation of Homeopathy (está claro que la mecánica cuántica vale para todo…), uno de los múltiples ejemplos que podemos encontrar en Improbable Research, una organización que «recopila (y a veces conduce) investigaciones improbables»: «investigaciones que hacen reír y después pensar». Y además publican una revista llamada Annals of Improbable Research. Y además son los administradores de los premios Ig Nobel.

El enfoque científico… ¡está por todas partes!

Publicado por Iñaki a las 18:02 Jueves 28 de febrero de 2013

(Esta anotación se publica simultáneamente en Aspectos Básicos de la Actividad Investigadora 2013, blog asociado a la asignatura de máster homónima impartida por Joaquín Sevilla Moróder en la Universidad Pública de Navarra)

Cada vez más. Afortunadamente.

Soy seguidor de diversos blogs que escriben sobre esta nuestra maravillosa lengua. Son escasos los artículos que producen, pero están entre los que más disfruto de mis lecturas habituales, y suelen acabar muy frecuentemente citados en alguno de mis artículos (curiosamente, no tengo una categoría específica para ello y al final terminan en el cajón de sastre Curiosidades). Hoy no va a ser una excepción en ese sentido ya que no podía dejar de compartir esto con vosotros: Miguel A. Román, siempre brillante en su blog Román Paladino, adscrito a Libro de Notas, nos brinda un Desmadre (ortográfico) en la Universidad.

¿Cuántas veces habremos oído eso de que «los jóvenes de hoy escriben peor por culpa de los móviles»? (Los tiempos cambian rápido, por cierto; de un tiempo a esta parte, ya se ha convertido en «por culpa de las redes sociales»). Eso es lo que se pregunta dicho artículo. ¿Se trata verdaderamente de un problema moderno o son achaques históricos? He aquí la duda ante algo aparentemente de sentido común, el primer síntoma de que la razón se abre paso en nuestro interior.

De hecho, podemos encontrar numerosos testimonios críticos con la destreza en la escritura de los más jóvenes, testimonios que pertenecen a diversas épocas y diversos países y que resultan sorprendentemente actuales. Recomiendo leer los ejemplos del artículo original. Uno en concreto, de 1985, culpa a la televisión y el cine de la decadencia de la lectura y la escritura. Y atentos que aquí viene el enfoque científico. Dice el señor Román:

Ignoro si los autores disponían de estudios estadísticos fiables de cómo escribían los universitarios costarricenses “de generaciones anteriores” para poder comparar y afirmar sin duda que “se lee muchísimo menos” y que era la influencia del cine y la televisión la causa probable del desmadre en aquellos años.

Y entiendo que, en cualquier caso, a eso habría que añadir un factor corrector del perfil económico y cultural de los estudiantes que accedían a la universidad en los años 50-60, que, al menos en España, eran normalmente varones hijos de familias pudientes.

[...]

Y, en definitiva, tengo para mí que los universitarios y estudiantes de secundaria de hoy en castellano no escriben destacadamente peor que hace décadas ni que en otras lenguas; aunque si alguien posee estudios serios y basados en pruebas objetivas y estadística comprobable que muestren la evolución en ese aspecto estoy dispuesto a rectificar y admitirlo.

Ya veis. La ciencia es la única vía para generar conocimiento válido. Hasta «los de letras» se dan cuenta. (Que nadie se tome en serio esta última frase).

¿Hace ruido el árbol al caer si nadie lo escucha?

Publicado por Iñaki a las 17:07 Martes 26 de febrero de 2013

Escribir bien un trabajo científico no es una cuestión de vida o muerte; es algo mucho más serio.

Robert A. Day, en Cómo escribir y publicar trabajos científicos.

Sobre paradigmas científicos

Publicado por Iñaki a las 9:00 Jueves 21 de febrero de 2013

(Esta anotación se publica simultáneamente en Aspectos Básicos de la Actividad Investigadora 2013, blog asociado a la asignatura de máster homónima impartida por Joaquín Sevilla Moróder en la Universidad Pública de Navarra)

La filosofía de la ciencia y la epistemología son disciplinas que pueden resultar tan entretenidas como necesarias son. No obstante, al igual que en otras ramas de la filosofía, a menudo corremos el riesgo de caer en un debate puramente semántico, lo que resulta improductivo y tremendamente aburrido. En último término, es un riesgo que hay que asumir.

A este respecto, durante los últimos días, han ido apareciendo en el Cuaderno de Cultura Científica (KZK) tres interesantes artículos de César Tomé —para los que todavía no le conozcáis, @EDocet en Twitter y Experientia Docet en la blogosfera— titulados Leyes, teorías y modelos (I – La definición de ley física, II – Prescripción y descripción en ciencia). Me gustaría traer a colación el último de ellos, que nos pregunta ¿Existen los paradigmas?, ¿somos conscientes de lo que decimos cuando hablamos de paradigmas en ciencia?

César nos describe el concepto de paradigma desde el contexto de la filosofía de Thomas Kuhn:

La fe de los científicos

Para Kuhn, como para Paul Feyerabend, [...] las observaciones que decidimos realizar y la importancia que les atribuimos vienen determinadas por nuestras teorías previas. Esto puede parecer inocente e inocuo, pero de aquí tanto Kuhn como Feyerabend infieren que las distintas teorías científicas son “inconmensurables”, es decir, que no existe un conjunto de juicios observacionales neutro con el que distinguir la mayor o menor “validez” de las teorías.

Con lo anterior en mente, Kuhn argumenta que la historia de la ciencia muestra una sucesión de “paradigmas”, conjuntos de supuestos y ejemplos (en el sentido de modelos) que condicionan la manera en la que los científicos solucionan los problemas y comprenden los datos y que sólo cambian en las llamadas “revoluciones científicas”, cuando los científicos cambian una fe teórica por otra.

La elección de la palabra “fe” no es casual, porque dada la inconmensurabilidad de las teorías, se deduce [...] que no existe razón lógica estricta para el cambio de paradigma. Los argumentos en favor de un paradigma u otro serían los mismos en última instancia que emplean los partidarios de las opciones políticas: razonamientos circulares; además no es posible recurrir al experimento para decidir entre ellos porque qué experimentos se hacen y qué validez se les atribuye dependen de la teoría que se defienda.

Llegados a este punto, y dado lo común del término paradigma hoy en día para referirse al estado de la ciencia, es muy probable que muchos se vean sorprendidos por sus implicaciones. Pero ¿realmente hay que asumir toda la filosofía de Kuhn al hablar de paradigmas? Aquí hago notar que César no ha sido totalmente honrado para con el lector al comienzo del artículo. Antes incluso de la cita que recojo aquí, afirma que «si aceptas un lenguaje [...] estás aceptando una visión del mundo», por lo que «hablar de paradigmas sería aceptar, en cierta medida, primero su existencia y, segundo, la filosofía de Thomas Kuhn»; todo ello, aderezado con dos convincentes símiles políticos.

La analogía política me parece tendenciosa y, aunque lo matiza con un «en cierta medida», básicamente lo que hace es enfrentar el absolutismo fuerte de Popper con el relativismo fuerte de Kuhn y pedirnos que tomemos una posición. O blanco o negro, lo cual me parece engañoso por su parte, dado que existe una extensa gama de grises por el camino, ¡incluso entre los propios escritos de ambos autores! (está por nacer un filósofo con una doctrina férrea e inalterable durante toda su existencia).

En definitiva, el uso de paradigma científico, tal y como creo que lo entiende la inmensa mayoría de la gente, no tiene por qué estar casado por necesidad con toda la visión de Kuhn, lo que tampoco implica que no se pueda estar de acuerdo con muchas partes de su filosofía. En concreto, y referido al texto de César, aunque opino que construimos «teorías de la verdad coherentes y pragmáticas» en lugar de una «cartografía fidedigna de un universo real», no comparto en absoluto esa supuesta «inconmensurabilidad» de las teorías científicas.

No es tan habitual que los paradigmas cambien radicalmente como que se amplíen. Sin duda el heliocentrismo, con respecto al geocentrismo, supuso un fuerte cambio de paradigma en su época; y, sin embargo, el descubrimiento de que giramos como parte de una galaxia no puede sustituir al anterior, sino ampliarlo. A estas alturas, ya nadie duda de las Leyes de Maxwell, nadie duda de la Teoría de la Evolución (bueno, en realidad sí, pero ese es otro tema…). Podemos estar bastante seguros de que no queda nada por venir que eche por tierra el paradigma que las contiene, y también bastante seguros de que habrá refinamientos —como los ha habido, y muchos, desde Maxwell y Darwin—.

Para concluir, me quedo con la visión de Joaquín Sevilla que establece una anología entre la realidad y una función matemática, y entre nuestros modelos científicos y la serie de Taylor que representa dicha función: a medida que tomamos más términos, más nos aproximamos a la realidad.

La ciencia como actitud vital

Publicado por Iñaki a las 9:30 Jueves 14 de febrero de 2013

La ciencia no es una profesión, es una manera de afrontar el conocimiento de la realidad [...] y cualquier persona puede dedicarse a ella si se enfrenta al conocimiento de la naturaleza desde una perspectiva racional, escéptica, rigurosa y metódica.

Xurxo Mariño, científico y divulgador, en Naukas.