Antes de las ecuaciones, de las respuestas y modelos creados no con la esperanza de satisfacer nuestra compresión sino con el objetivo de adaptarse, justificar y ser coherente con los resultados experimentales, antes de los textos abrumadores escritos por y para personas con un elevadísimo nivel de formación que yo no comprendo. Dime, ¿qué crees que hay en esta flor? Diríamos que a cierto nivel, átomos unidos de diversos modos, con sus electrones, neutrones y protones. ¿Qué hay entre ellos, qué es ese espacio «vacío», ese «lugar» que parece fluir en torno a estos entes? ¿Es el espacio el que fluye alrededor de los objetos o es el movimiento de éstos un flujo de información que dice a cada punto del espacio como recolocarse para reproducir todos los puntos del objeto en las coordenadas correctas a cada instante, como si fuesen diapositivas? La figura parece «sólida». Pero no lo es. Nada lo es.

Todo es tan raro, que creo que realmente no entendemos los conceptos, sólo nos acostumbramos a manejarlos. Un ejemplo más o menos popular es la masa. Sabemos medir (comparar) la masa. Pero ¿qué es la masa como propiedad?. Sí, sé que los libros ponen definiciones también más o menos precisas, como “la oposición a cambiar el estado de reposo o movimiento del cuerpo”, o “una forma de presentación de la energía”. Pero no son una definición precisa, se trata más bien de una descripción de las consecuencias de su existencia, parece que la masa se trata como un axioma de la física, está ahí y nos lo creemos, porque los modelos prácticos responden. Se puede diseñar y fabricar un coche de 2000 kilogramos de masa sin saber qué es la masa, pero al menos sabemos cuánto supone 1 kilogramo de masa. Es la única unidad del SI que todavía se define por un objeto patrón (un cilindro de platino e iridio) y no por una característica física fundamental.

Tú (o “Usted”, como lo prefiera según desde dónde lea estas líneas) y tu teclado estáis hechos de lo mismo (salvo por la disposición relativa de las partículas a nivel atómico), lo tienes ante tus narices, pero no sabes qué es y por qué está ahí. Mira hacia la pared: la misma historia. Podrías recorrer el planeta y nadie te desvelará el secreto. Acudirán a tí con fórmulas, con libros de texto escritos por verdaderas autoridades de la física. Supongo (y espero que así sea, para llegar a algún lugar algún día) que ése es el primer paso de la ciencia, maravillarse por lo inexplicable y buscar una estructura que nos permita comprenderlo, aunque sea por comparación con algo para lo que nuestros cerebros de mamiferos hayan sido desarrollados, algo así como arrastrarse por la superficie terrestre tocando una pantalla táctil. ¿Es que la coherencia de un sistema es causa forzosa de su existencia? Si esto es así, quizá las cosas son así porque es la única forma en que pueden existir, cualquier alteración por pequeña que sea en cuanto a la mecánica del asunto convertiría al sistema en inestable y no podría existir. Como sea, y aún probablemente sin saberlo, hay quienes encuentran la respuesta a estas y otras preguntas en la religión, otros ponen sus esperanzas en el desarrollo de nuevas corrientes de pensamiento que nos hagan ver la luz, entre otros motivos, al ver lo sobrecogedora que es nuestra ignorancia sobre los fundamentos de absolutamente todo lo que nos rodea. Quizá nunca hayamos salido del parvulario, y nunca lo hagamos, lo que es una mezcla de gratitud ante un infinito por descubrir (para alimentar nuestra curiosidad, insaciable y muchas veces falta de objetivos inmediatamente aplicables), y desesperación ante la evidencia de nuestras limitaciones.

La imagen la he tomado yo.

Anatomy of a Black Hole, es una animación (necesitarás el Adobe Flash Player o algo compatible) sobre el tema, que me gusta porque es muy sencilla, clara y directa. No tiene sonido, está subtitulada en inglés, pero de un nivel bastante básico. ¿Qué veríamos si lanzásemos un objeto hacia una de estas estrellas muertas que parecen ocupar el centro de todas las galaxias? Pues ya sabes, haz click. Visto aquí.

A partir de los años 50, y hasta hace muy poco, en los EEUU y la URSS (al menos) se experimentó con mamíferos marinos tales como leones marinos y algunos cetáceos con sónar: delfines, belugas etc…

Se estudió su comunicación con los humanos y otros individuos de su especie (los delfines son capaces de preguntar a un compañero la solución de un problema propuesto por su entrenador), se les preparó para llevar sistemas armamento, señalización y recuperación de objetos… pero, en el fondo, desde una perspectiva militar, los resultados de estos programas fueron un desastre. Se trata de especies salvajes, no han sido domesticadas y, pese al entrenamiento, su comportamiento es impredecible. Un delfín juguetón o un león marino asustado puede volver a los brazos de su entrenador con una pistola del calibre 45 —accionada por contacto— en el morro.

« ¿Aceptaría el ejército de los Estados Unidos un submarino con mente propia, que con frecuencia se escapa para jugar y perseguir peces? Sería tan absurdo como si el ejército adiestrase monos para disparar con rifles. »

Más información sobre el tema.

Imagen: Facciamo Amicizia?, © Marco.

Es posible impulsar un vehículo por el agua sin necesidad de piezas móviles [versión local en pdf] en contacto con el medio externo que ejerzan una fuerza sobre él (que no se necesita una hélice ni nada que empuje, vaya).

En 1966 se hizo una prueba con un prototipo en Santa Bárbara, California. Y funcionó. Se desplazaba a unos 4 km/h a ~1 metro de profundidad. Básicamente lo que hace es crear un campo magnético alrededor de la proa utilizando el agua como conductor. El agua de por sí es realmente un pésimo conductor, pero los iones disueltos en ella actúan “como los electrones en un metal” reduciendo mucho su resistividad y permitiendo el flujo de una corriente intensa. Como los campos magnéticos producen fuerza sobre los conductores, la máquina queda envuelta en un chorro de agua.

El concepto de propulsión magento hidrodinámica, o MHD, ha apareció en la película de 1990 La Caza del Octubre Rojo.

En 1990 Mitsubishi construyó el Yamato 1, un vehículo de superficie que se desplazaba a 15 km/h.

No parece haber mucho sobre esto en español, pero ésto de aquí está muy bien.

Allá por 1934, un año después del descubrimiento del neutrón, los astrofísicos Fritz Zwicky y Walter Baade, e independientemente, el físico Lev Landau, postularon teóricamente su existencia.

Las estrellas de neutrones son « los restos » tras el colapso de una estrella supergigante (que son aquellas cuyo radio está comprendido entre ¡¡¡ unas 10 - 1000 veces el del Sol !!! ) con unas condiciones determinadas (bajo otras condiciones el final de la estrella supergigante es diferente). Se estima que la más cercana está entre 250 y 1 000 años luz de nosotros.

Pueden girar sobre sí mismas varios centenares de veces por segundo. Un punto de su superficie puede estar moviéndose alrededor del centro a velocidades de hasta 70.000 km/s. De hecho, las estrellas de neutrones que giran muy rápidamente se achatan en los polos.

El modelo de estrella de neutrones es una esfera de unos 20 km de radio que concentra dos masas solares. Como comenta  Pedro Gómez-Esteban en El Tamiz: « ¡La masa de dos Soles con el tamaño de una ciudad! Los neutrones están tan cerca que prácticamente se tocan: una pequeña canica de 1 cm de radio con esta densidad pesaría cuatro mil millones de toneladas. ».

La estructura de las estrellas de neutrones es, más o menos, una corteza de hierro envolviendo un caldo de neutrones. Este caldo se forma porque a pesar de sus cargas opuestas, los electrones y protones se aproximan de tal manera que acaben fusionándose y originando neutrones, debido a la inmensa presión gravitatoria.

Para que suceda ésto, que electrones y protones se junten y den lugar a neutrones (esto se llama neutronización), se requiere una densidad de aprox. 10^9 g/cm³, y en el proceso se alcanzan temperaturas de 3 000 000 000 ºC. Estas cifras, aunque están ahí, escapan al entendimiento humano. Es difícil dar el paso de leer estas cosas y tratarlas como conceptos abstractos, a ser consciente de que realmente estas maravillas están “ahí arriba”, mientras desayunas, tomas el sol o si te da por mirar al cielo buscando algo. ¿No es increíble que haya algo que motive la existencia de estas estructuras?

Si tu peso en La Tierra es de 100 kg, en una estrella de neutrones sería de unos 14 000 000 000 000 kg, porque además de ser muy masiva, su radio es muy pequeño. (al menos, según éste práctico convertidor, que no sé si está teniendo en cuenta la velocidad de rotación de la estrella).

Véase: Wikipedia; Púlsares, faros de la galaxia; Astrocosmo.cl; y esto otro. Por supuesto que hay muchas más cosas interesantes por ahí. Fuente de la imagen.

« Hay quienes piensan que la felicidad depende de uno mismo, de lo ‘fuerte’ que uno sea, de lo valiente, espabilado, sagaz, capaz… La personalidad es la región de nuestra mente que administra los recursos, marca prioridades y establece objetivos; pero no es capaz de imbuirnos estados anímicos, estos son el resultado de la suma de procesos neuroquímicos en los que nuestra persona poco o nada tiene que ver. Podremos favorecer o dificultar que sucedan, pero no desencadenarlos o impedirlos. »

La mente no es un ente abstracto, aunque la inmensa complejidad del organismo nos pueda motivar a buscar nuestras respuestas por otras vías lejos de la observación y del estudio de lo que tenemos entre manos.

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« El 29 de enero de 1992 un barco que transportaba juguetes de baño desde China perdió parte de su carga en medio del océano. 29.000 patitos, tortugas y ranas de plástico llamados “Friendly Floatees” (algo así como “Amigos Flotantes”) cayeron de esa manera al agua para navegar a la deriva. Tiempo después las trayectorias aleatorias de estos patitos ayudaron a los científicos a dibujar las corrientes superficiales del mar. El modelo elaborado a raiz de este “accidente” fue diseñado para ayudar a la industria pesquera, pero también es usado para predecir movimientos de restos flotantes o las ubicaciones probables de personas perdidas en el mar. »

Patitos de goma al servicio de la ciencia, en Ilustrae.

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Apuntes científicos desde el MIT: « La clave del trabajo de André Hurs y Marin Soljacic es combinar el hecho de que los campos magnéticos inducen electricidad, con un fenómeno físico llamado resonancia:

Todos los objetos tienen una frecuencia de resonancia determinada, y si consigues hacerlos vibrar a esa frecuencia específica, la energía de la vibración se amplifica considerablemente. Es lo que ocurre cuando un grito muy agudo consigue romper una copa , o en las famosas imágenes de puentes oscilando de manera inverosímil.
Estos eran dos ejemplos de resonancia mecánica, pero los mismos principios se pueden aplicar al magnetismo. Se trata de construir un dispositivo que genere un campo magnético, enviarlo por el aire, y hacer que sólo resuene en el aparato receptor. »

Microsiervos: « A diferencia de los móviles que emiten frecuencias eletromagnéticas de baja potencia o de los microondas que emiten el mismo tipo de ondas pero en alta potencia (esas ondas son las que calientan tus macarrones de la cena); se supone que el uso de frecuencias magnéticas de baja frecuencia no son dañinas o no afectan a las personas y no interfieren con otros elementos aunque estén situados dentro del radio de acción, que hoy por hoy estaría entorno al par de metros o poco más. Sin embargo el tipo de suspicacias que ya hoy despiertan los móviles o el propio WiFi puede ser aún mayor para la WiTricity. »

También en Neofronteras.

Ya puedes ver campos magnéticos en Magnetic Movie.

Imagen: Magnetic fields II, de bricolage 108. Licencia Creative Commons.

La energía de los electrones está discretizada: no existe un intervalo continuo de valores para la energía que puede tener un electrón, sino que los posibles valores son un conjunto finito (conforme aumenta la energía de un electrón, también lo hace la probabilidad* de que escape a la fuerza de atracción del núcleo, hasta llegar a probabilidad=1, esto es, el fenómeno objeto de estudio se produce con total seguridad) de puntos aislados.

Todo en la naturaleza parece tender a la mínima energía, y los electrones se disponen de tal manera que de algún modo «eligen o algo les hace elegir» el menor nivel de energía posible que esté libre. También entra en juego el principio de exclusión de Pauli…

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Éste es el primero de una serie de artículos sobre el estudio de los fundamentos físicos de los materiales semiconductores. La periodicidad y cantidad de los mismos es imprevisible, y quizá vayan arreglándose sobre la marcha. La recopilación de las fuentes de información que emplearé (que serán numerosas) es una tarea útil y bien valorada pero que por aburrida dejaré para el final. De todos modos lo aqui tratado es de dominio público y hay mucho material disponible sobre el tema. Ésta es sólo mi versión de la historia, construída con recortes de aquí y de allá, aportando por supuesto algo de mi parte. Huiré del rigor matemático siempre que sea posible, pues las ecuaciones complejas abundan y a la mayoría no nos dicen nada hasta que llega el momento de utilizarlas, no son intuitivas como para aportar algo a nuestra comprensión del asunto. Es evidente que en muchos de los todos los casos estos artículos son un “resúmen del resúmen” pues podríamos cavar muy hondo, tratando de buscar una explicación para cada término mencionado. Llegará un momento en que por desesperación ante la inquietante comlejidad de algunos puntos de nuestra empresa apliquemos la filosofía de Neumann a la misma física: « uno no entiende las cosas, se acostumbra a ellas. » A no ser que te examinen de ello, lo aquí expuesto debería ser suficiente para comenzar a entender algo más sobre el funcionamiento de los aparatos electrónicos que te rodean.

Se emplean términos que no siempre es posible esquivar. Aparecerán así, de repente, pues una introducción con todas las abreviaturas de magnitudes, fuera de contexto no tiene mucho sentido. Trataré de presentarlas conforme avance el texto.

Cualquier corrección o apunte es bienvenido.

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« Podemos mirar el estado presente del universo como el efecto del pasado y la causa de su futuro. Se podría condensar un intelecto que en cualquier momento dado sabría todas las fuerzas que animan la naturaleza y las posiciones de los seres que la componen, si este intelecto fuera lo suficientemente vasto para someter los datos al análisis, podría condensar en una simple fórmula de movimiento de los grandes cuerpos del universo y del átomo más ligero; para tal intelecto nada podría ser incierto y el futuro así como el pasado estarían frente sus ojos. » Pierre Simon Laplace.

Sobre esta imagen… (licencia CC).

« Si consideramos el mundo de relaciones geométricas, allí duerme el milésimo decimal de Pi, aunque jamás nadie trate de calcularlo. » William James.

Como curiosidad para la asignatura de programación pensaba construir un programa en C++ que hiciese lo siguiente:
Leer un fichero de texto plano donde se encontrasen almacenados unos cuantos miles de decimales de pi para calcular el porcentaje de aparición de cada uno tomando intervalos de diferente longitud. Pero claro, no es nada nuevo y cosas como ésta me han quitado las ganas por el momento.
¿Hay números más «aleatorios» que otros?

Como apunte, para calcular pi sólo necesitas tirar dardos a una diana.

Imagen: Natural History Museum - London, por Valeria Gili.

La verdad, me parece que la mayor aportación de las computadoras en el último siglo ha sido el bucle for, lo que permite con un código un poco tonto, acercarse a otro habitual, el número e. Lo hace tirando de un desarrollo en serie de potencias.

Proliferan los sitios web que hablan de las nuevas tecnologías. Pero, ¿cuántos saben (o quieren saber) realmente cuál es el fundamento físico de las cosas, lo que hace posible la magia? Si te interesa, aquí tienes las diapositivas de Dispositivos electrónicos (asignatura presente en los planes de telecomunicaciones e industriales). Son algo densas pero son muy buenas. En tres paquetes .zip, que contienen sendos archivos .ppt (los originales). Dado que uso el servidor para conservar/colgar cosas que me puedan servir allá donde vaya, me pareció buena idea compartirlas por si le sirven a alguien.

1. Materiales semiconductores
2. La unión PN y los diodos semiconductores
3. Transistores

En la atmósfera de HD 189733b, un exoplaneta del tamaño de Júpiter a 63 años luz de La Tierra. Ésta molécula es metano. HD 189733b está más cerca de su estrella de lo que lo está Mercurio de nuestro Sol, por lo que en teoría nada podría sobrevivir ahí, pues 1700º Farenheit (ó 930 º C) son suficientes para derretir la plata.

La historia completa, en Hubble Site: Hubble Finds First Organic Molecule on an Exoplanet.

Jugando a los dados: «Para él, la incertidumbre era sólo un paso provisional en el desarrollo de la física, ya que existía una realidad subyacente en la que las partículas tienen velocidades y posiciones bien definidas, evolucionando de acuerdo a leyes perfectamente deterministas, en lo que se conoce con el nombre de teoría de variables ocultas.»

La polémica: «La presencia del observador afecta al sistema y es inseparable de la descripción, por lo que no es posible, en principio, hablar de propiedades definidas de un sistema que no es observado. Si no observo al sistema, todas las posibilidades coexisten; si lo observo, una de ellas se realiza, con lo que cambia su estado. [...]

No es posible analizar un sistema no observado. [...]

Einstein diría que si algo existe, esta existencia es independiente de si el sistema está bajo escrutinio o no. Al observador le corresponde descubrir e investigar los hechos de la naturaleza, pero no guiarlos con sus decisiones arbitrarias.

Aun el gran éxito inicial de la teoría cuántica no me hace creer en este juego de dados fundamental, aunque soy perfectamente consciente de que nuestros jóvenes colegas interpretan esto como una consecuencia de la senilidad. Sin duda alguna, llegará el día en que sabremos cuál de estas actitudes instintivas fue la correcta.»

Imagen: Kitteh takes ur queen.

Creo que no podría haber escogido una mejor -salvo por… nótese el copyright-. Pero incluso el macroscópico gato sigue sus propias reglas… No te preocupes, como bien se argumenta arriba, la respuesta no está en juego.