lunes, 2 de febrero de 2009

El velocímetro terrestre

Eran tiempos mucho más adelantados a los del ayer, allá por el siglo XXI. La ciencia estaba muy avanzada y había dado un giro de ciento ochenta grados a todo lo que a ella le concernía. Tal era este giro que se pasó de la idea copérnica a la idea geocentrista. Todas las anteriores hipótesis, teorías, incluso ciertas leyes eran burdas farsas, las cuales no tenían ningún peso en los tiempos citados. La ley que más discusiones y reparos había provocado era la anticuada Ley de Hubble, la cual decía que todo se alejaba de todo a velocidad cada vez superior, proporcional a esta distancia.

Podemos pensar que este cambio tan repentino no fuera ningún avance, simplemente un mero retroceso, pero eso no eran lo que pensaban los actuales científicos, pues pensaban estar cada vez más cerca de la verdad. La Tierra era el centro de todo, todo se movía alrededor de ella y ella era la causa de todo. La teoría de cuerdas, no obstante, había avanzado y hasta se había comprobado experimentalmente debido a los extraordinarios avances que había sufrido la tecnología. Esta suma de hasta diez dimensiones, explicaba el comportamiento de todo o casi todo el universo y gracias a ellas, se podía explicar de manera experimental el por qué de que las cosas eran de esa manera y no de otra.

En estos tiempos, tanto el sentimiento como la idea racional había experimentado profundos cambios, debido a causas que no vienen al caso, pues nos llevaría demasiado tiempo, los científicos más importantes y por tanto los más influyentes, habían llegado a la conclusión de que el universo no se había podido originar de la nada, sino que debía haber algo detrás, un ser que lo moviera todo, un ser que nos diera ese importante papel en todo el esplendor que concierne al universo, un ser que nos diera el sentido de nuestra vida, un ser que no nos hiciera sentirnos solos, y estaban convencidos de que ese ser era Dios.

Debido a este convencimiento, los mayores científicos de la época, así como casi toda la población terrestre, ya que los científicos eran los mayores influyentes de grandes masas, tenían la certeza de que lo controlaban todo a su alrededor, de que nada podría ocurrirle a la Tierra, de que no era necesario poblar otros planetas o satélites, pues también en cuanto a avances para proteger el medio ambiente, era algo de lo que podían sentirse muy orgullosos. Habían conseguido restablecer por completo la capa de ozono, disminuir la contaminación en todos los rincones, incluso en los más recónditos e indómitos del globo terrestre y tenían entre manos un importante proyecto a nivel internacional para proporcional al Sol de una energía infinita y así no apagarse de manera eterna. Cabe citar que el Sol del siglo XXI, llegó a llamarse astro infernal, pues no daban crédito a que algo externo a ellos les condicionase la vida, pues ellos estaban protegidos por su dios y de alguna manera este dios les hacía dueños de su propia vida. Pensamiento, por cierto, muy egoísta, pero así estaban las cosas y eso hizo que se produjesen una serie de sucesos, los cuales casi no podrían vivir para contarlos.

Los sucesos que a continuación voy a relatar cambiaron, de nuevo, el curso de la ciencia, eso me dijo mi abuelo, que en paz descanse, el cual vivió en sus propias carnes el gran desastre que acontecía a la Tierra. Así pues, este será el testimonio que un abuelo dejó a su nieta, de aquella, niña, convertida hoy en una mujer.

Mi abuelo era un importante mandatario dentro de la NASA, era el mandamás o casi lo era, pues todo el mundo tenía plena confianza en él y en sus amplísimos conocimientos acerca del universo y todo lo que a él concernía. Había estado al frente de importantísimos proyectos, tales como el proyecto “Moonround” o el proyecto “Pinstock”. Ambos proyectos habían sido todo un éxito y a partir de ellos fue escalando posiciones hasta llegar a ser uno de los científicos más importantes de todo el mundo.
Mi abuelo se llamaba Anthony y llegada a una avanzada edad se negaba a dejar su trabajo, pues era algo que le apasionaba y que amaba con todas sus fuerzas. Me enseñaba muchas cosas acerca del mundo, del universo, etc... Muchas veces me contaba pequeños secretos acerca de su trabajo y yo juraba y perjuraba no contárselos a nadie, y así lo hice. Todo lo que sé se lo debo a mi abuelo y lamento con toda mi alma que hubiese acabo como acabó, pues se equivocó.

En una tarde de verano, mientras el Sol, o mejor dicho, el astro infernal brillaba con todo su esplendor, personas relacionadas con el trabajo de mi abuelo observaban el cinturón de asteroides, como hacían normalmente de manera rutinaria. En un principio, no observaron nada extraño, sin embargo pasadas unas horas empezaron a observar pequeñas anomalías cada vez más importantes. Los meteoritos se estaban desplazando de sus respectivas órbitas a velocidades cada vez más rápidas. A velocidades exorbitantes se acercaban a Marte cada vez más rápido. No daban crédito a lo que estaban observando. Rápidamente se dispusieron a realizar cálculos para llegar a conocer la relevancia del hecho.

Después de unas horas, llegaron a la conclusión de que el cinturón de asteroides se desplomaría hacia Marte, y podrían ocurrir dos cosas. Una era o bien que producirían en Martes graves repercusiones sin terminar con el planeta y por tanto sin afectarnos a nosotros, y la otra era que podría destruir el planeta, uniendo en su trayectoria sus restos convertidos en pedazos, cuya dirección era directamente la Tierra.
A esas alturas, todos los centro de investigación científica estaban al tanto de lo sucedido y empezaron a fabricar ideas para abordar la situación.

En el equipo de mi abuelo se comentaba que era un suceso extrañísimo, pues el cambio había sido de manera radical e instantáneo. Habían estado observando el cinturón de asteroides durante siglos enteros y se pensaba que estaba controlado, ya que se pensaba que el conocimiento del mismo era completo. No obstante, las leyes de la física, unidas con las de su dios, habían sido perturbadas, modificadas o simplemente les habían mostrado algo que desconocían completamente.

A las trece horas aproximadamente, se observó que el cinturón de asteroides había impactado con Marte, destruyéndolo por completo y efectivamente se estaba cumpliendo el segundo caso que pensaban que ocurriría. Así pues, la Tierra estaba en peligro.

Debido a las circunstancias, decidieron convocar una reunión a nivel extraurgente, donde evidentemente mi abuelo presidía la mesa.
Una vez que estaban todos reunidos, mi abuelo comenzó a hablar.
- Queridos compañeros, estamos hoy aquí reunidos de manera tan urgente, porque un horrible acontecimiento puede suceder en nuestro planeta. Debemos actuar rápido, de manera contundente y sin errores, de lo contrario, todo se podría ir al traste. Cualquier idea que tengáis o sugerencia, os ruego que me la comuniquéis. A mi edad, pocas cosas pueden ya sorprenderme, sin embargo, ésta ha superado todas las barreras y me ha pillado demasiado de improvisto.-Dirigió su mirada hacia un importante astrofísico y experto en física nuclear llamado Luccas- ¿Alguna idea Luc?
Como si de un ángel se tratara, Luc se levantó de su asiento de manera decidida y con las manos sobre la mesa dijo lo siguiente:
- Mi equipo y yo opinamos que se trata de un caso avanzado del antiguo efecto conocido como Yarkovsky, el cual originó grandes problemas hace muchísimos años. Para saber en qué consiste este efecto, lo explicaré a continuación. El efecto Yarkovsky provoca que los asteroides cambien sus órbitas como resultado del modo en que absorben el calor del sol en una de sus caras y lo irradian hacia atrás después mientras rotan. Esto produce un ligero desequilibrio que, lentamente, con el paso del tiempo, altera la trayectoria del objeto. Pero la clave es la siguiente: el efecto actúa con mayor intensidad en los objetos menores y solo débilmente en los mayores.
Como pueden observar, este efecto sólo afecta a asteroides de diminutas dimensiones, sin embargo, los asteroides que se acercan a nuestras proximidades, unidos con los restos del planeta Marte, rondan el Km. de diámetro, los cuales, si llegan a nuestro planeta ocasionarían efectos, seguramente irreversibles.
Así pues, algo se ha unido a este efecto para que esté sucediendo lo que está pasando. Desgraciadamente, desconocemos este efecto y sólo podemos decir esto.
Mi abuelo, resignado, asintió con la cabeza y el resto de los allí presentes empezaron a hablar entre ellos formando un murmullo. Mi abuelo pidió silencio y ordenó que todos volvieran a sus puestos y que se pusieran de inmediato a estudiar el caso de manera persistente para ver si podían averiguar algo más.

Todo el mundo salió de la sala e hizo lo que mi abuelo ordenó. Quedaron únicamente en la sala mi abuelo y Luccas. Éste le dijo:
-Anthony, estamos en un caso que tal vez nos supere, nunca he estado de acuerdo con las teorías que defienden los científicos más conocidos internacionalmente, ni tú mismo lo estás, y empiezo a sentir que todo esto haya siendo únicamente un mero engaño. Creo que sólo nos podemos defender nosotros, sabes tan bien como yo que no somos infalibles, sin embargo nadie dice lo contrario por temor a su carrera. ¿No crees que en parte nos merecemos todo esto?
-Luccas, entiendo tu posición, sin embargo, no es momento de pensar en eso, es el momento de pensar en cómo sobrevivir, en pensar en nuestros hijos, nietos, familia... Así que hazte un favor a ti y a los demás y empecemos a trabajar sobre ello. Las cosas cambiarán, ya lo verás, el mundo no puede vivir equivocado eternamente. ¿Sabes de alguien que pueda ayudarnos?
-Está bien. Se me ocurre una persona que tal vez nos sea de gran utilidad. Todos los centros de investigación científica están al tanto de lo sucedido, he hecho varias llamadas. En la AEE me han dicho que uno de sus profesionales tiene una idea bastante convincente para abordar el tema, sin embargo, nuestro equipo es el mejor del mundo y sería vital que estuviera con nosotros.
-Muy bien, pues consigue que esté aquí hoy mismo.
-De acuerdo.

A las pocas horas apareció el sujeto en cuestión, cuyo nombre era Angela, y se reunió con mi abuelo y Luccas, junto con algún otro miembro de la NASA. Mi abuelo se apresuró a presentarse y a iniciar la conversación por la cual ella se encontraba allí.
-Hola Angela, hemos tenido noticias de que puedes darnos a todos una solución al problema presente, y como bien Luccas, mi ayudante, te ha comentado, hemos pensado que lo mejor era que estuvieras entre nosotros para trabajar sobre ello. Como veo has accedido y me alegro por ello. Pues bien, puesto que el tiempo se nos echa encima, coméntanos pues de qué se trata tu idea.
-Hola a todos los presentes. Me daré la máxima prisa que pueda en explicar de la manera más escueta cuales son las presentes circunstancias.
Como bien me ha comentado Luccas, se trata de un caso avanzado del efecto Yarkovsky, sin embargo, tampoco conocemos las causas de este repentino cambio en la naturaleza de los hechos.
Los asteroides se encuentran ya a pocos kilómetros de la superficie atmosférica de la Tierra y podrían impactar sobre nuestro planeta, a una velocidad, calculamos, de unos 60.000 km/h, en el mejor de los casos. Se pueden imaginar ustedes las repercusiones que esto podrían ocasionar. Evidentemente, no todos los asteroides impactarán con la misma velocidad, sin embargo este es el promedio del que podemos hablar.
Como ustedes saben, para tantos millones de asteroides nos es imposible, a toda la civilización, destruirlos mediante bombas nucleares, pues lo único que lograríamos sería ralentizar su trayectoria hacia la Tierra, pero no desviarla. Lo ideal sería introducir las bombas nucleares en el interior de cada asteroide, pero eso, señores, es imposible.
Mi idea, por muy descabellada que les pueda resultar es la de modificar la gravedad. ¡Qué poderoso instrumento poseeríamos si pudiéramos modificar la gravedad, dirigirla a nuestro gusto, acumularla como la electricidad! Yo siempre he soñado con convertirme en la dueña de esa fuerza rebelde. Mi idea es disminuir la gravedad de la Tierra, a excepción de los polos.
-¿Cómo?- Preguntó mi abuelo, totalmente desconcertado.
-Forzaré al globo a girar más aprisa, y eso es todo.
Aumentaré la velocidad de rotación, y la fuerza centrífuga aumentará poco a poco, y todos los cuerpos que se hallan en la superficie de la Tierra se volverán más y más ligeros. Como consecuencia conseguiré que la fuerza centrífuga contrarreste la fuerza gravitatoria con la que se verán sometidos los restos de Marte al aproximarse a la Tierra, debido a la inercia del movimiento que siguen.
- Pero eso ocasionará graves problemas en La Tierra- Apuntó Luccas.
- Efectivamente-Contestó Angela-. Sin embargo, es la única solución que se me ocurre y nuestra única salvación.
Deberemos aumentar la rotación de la Tierra de tal manera que los hombres se vuelvan totalmente ligeros, es decir, que pierdan completamente su peso. Este aumento de velocidad ha de ser por lo menos de unas 20 veces, de tal manera que ambas fuerzas, centrífuga y gravitatoria se pueda compensar. A partir de este momento, la fuerza centrífuga ha de vencer a la gravitatoria para que los asteroides y restos de Marte consigan la deseada velocidad escape. Disponemos de los medios suficientes, pues nuestra tecnología es grandiosa, y conozco la manera de fabricar un aparato que consiga hacer lo que os estoy comentando.
Como es de prever, se debe alertar a todos los gobiernos de todos los países para que estén alerta y consigan mecanismos mediante los cuales, no “caer” hacia el cielo, pues de lo contrario, todos serían expulsados hacia el vacío si ninguna fuerza que se opusiera a dicho movimiento.
- ¿Y qué pasará con el oxígeno, mediante el cual somos capaces de respirar? ¿Qué pasará con la atmósfera? Sinceramente, me parece una idea totalmente descabellada. Sería como matarnos a nosotros mismos. ¿Cuál será el límite del aumento de la velocidad de rotación de la Tierra? ¿Será capaz de controlarlo? ¿Cómo sobreviviremos sin atmósfera?- Luccas no podía dejar de hacerse una pregunta tras otra.
- Entiendo su preocupación, y lo que usted pueda pensar de mí, ya que si a mí me hubiesen hablado de esta misma idea pensaría lo mismo que ustedes. Sin embargo, he de decirles que se podría conseguir.
Mediante el aparato que tengo diseñado construir en cuanto ustedes me den su aprobación, conseguirá que el problema quede resuelto. La atmósfera no se desprenderá de la Tierra, pues junto a mi artilugio, el cual llamaré “El velocímetro terrestre”, llevará incorporado un dispositivo, el cual actuará como una especie de imán macro escalar para retener nuestra atmósfera. Así pues, el oxígeno necesario para nuestra supervivencia, se concentrará todo en la capa más externa de la atmósfera terreste, por tanto debemos suministrar a toda la humanidad de mascarillas de oxígeno durante el tiempo que actúe el dispositivo, y calculo que será cuestión de minutos. Si ustedes me aprueban este proyecto, deberán hacer exactamente todo lo que les ordene para así conseguir resultados efectivos.
-Está bien, puesto que parece nuestra última salvación, le doy mi aprobación para desarrollar el proyecto y hacer todo lo que usted considere. -Dijo en última instancia mi abuelo.
-Gracias, me pondré inmediatamente a ello.
Abandonaron la sala y mi abuelo se quedó allí solo, pensando en el desastre que ocurriría en unos cuantos días. No tenía esperanza alguna en la supervivencia, se sentía fracasado por no haber aportado absolutamente nada al mundo, su mundo. Desde fuera lo vi allí solo, y entré con mi trenecito. Entonces me dijo unas palabras que nunca olvidaré:
- Claire, mi única nieta y tan amada nieta. Tu abuelito se siente muy frustrado, nunca seas como él, sé todavía mejor y nunca dejes que nada ni nadie te hagan sentir una completa inútil. Tú vales mucho y yo lo sé, te convertirás en toda una mujer. Y ahora vete, tu padre te está esperando.
Salí de allí, hacia el rencuentro con mi padre, y a la hora me enteré de que mi abuelo se había suicidado.
Luccas y el resto de los componentes de la NASA lo sintieron mucho, se sentían tristes, pero no podían dejar que les influyera en su trabajo, así pues continuaron fervientemente trabajando con la científica Angela.
Una vez terminado el proyecto y alertado cada rincón del planeta, se puso en marcha. Todos estaban preparados para vencer a la fuerza centrífuga, sujetados con fuertes materiales en la superficie terrestre. Así pues, empezó a funcionar el dispositivo, notando cada vez más la disminución de intensidad del campo gravitatorio terrestre. Todo el mundo estaba provisto de mascarillas de oxígeno, y no había ningún alma en ninguna calle de ningún rincón del mundo, el aviso fue todo un éxito, como era de esperar en tan avanzados tiempos.
Los minutos pasaban, y la fuerza centrífuga se hacía cada vez más y más grande. En el momento en el que los asteroides traspasaron la barrera 0, a partir de la cual la fuerza centrífuga tenía efecto espacial, la velocidad de los mismos empezaron a disminuir, hasta llegar a un punto en el que su velocidad se hizo 0, o eso detectaron los instrumentos terrestres. En ese punto, los asteroides empezaron a retroceder con una velocidad cada vez más creciente. Angela ordenó para el velocímetro terrestre, y así se hizo. La fuerza centrífuga se fue ralentizando, hasta que la gravedad volvió a vencer a la misma y conseguir su valor real. Al momento se desprendieron de las mascarillas, pues el oxígeno ya llegaba a sus pulmones. Lo habían conseguido, la Tierra estaba fuera de peligro y el pobre Anthony no estaba allí para verlo.
Bibliografía:

http://www.oarval.org/section3_8sp.htm
http://www.pluriversia.es/modules.php?name=News&file=article&sid=774
http://www.swissworld.org/es/ciencia/investigacion_espacial/
http://enciclopedia.us.es/index.php/Ley_de_Hubble
http://es.wikipedia.org/wiki/Cintur%C3%B3n_de_asteroides
Biblioteca de Ciencia Ficción 62, “LO MEJOR DE LA CIENCIA FICCIÓN SOVIÉTICA I”. A. y S. Abramov. A. Beliaev. D. Bilenkin K. Bulichev. A. Chejov. A. Dneprov.

domingo, 1 de febrero de 2009

¿Yo muerto? !Tú estás loco!

En la película “La esfera”, un grupo de científicos norteamericanos son reclutados por la Marina y embarcados en un submarino para desplazarse al fondo del mar, con objeto de investigar una antigua nave espacial en la que hay una misteriosa esfera. Entre los científicos, se encuentran un psicólogo, una bióloga, y los demás, no estoy segura, pero es muy plausible que entre ellos se encontrara un físico.

Uno de los aspectos que violan la física de manera imperturbable y todo lo que a ello rodea, es el grandísimo error de, en una escena, dejar que el psicólogo, salga fuera de la nave espacial sin traje ni nada, sólo con lo puesto. No sé a qué profundidad se encontrarían, desde luego a más de 500 metros seguro, no obstante, este dato no nos es muy relevante para lo que a continuación comentaré. Sabemos que en los líquidos, la presión aumenta linealmente con la profundidad debajo de la superficie. Cuando nos sumergimos en el mar, la presión sobre nosotros mismos, evidentemente aumenta. Los buzos, para soportar esta presión que ejerce el mar sobre ellos, aumentan la presión en el interior del traje, para que así la diferencia de presión entre el interior y el exterior del traje sea ínfimo. Si no fuera así, la presión exterior aplastaría al buzo. En la superficie del mar, la presión atmosférica es de 1 atmósfera, aproximadamente. Cada 1000 metros, la presión aumenta en un factor 100, lo cual es una cifra totalmente ingente para ser capaces de soportar sin traje alguno. Así pues, para poder soportar esta presión, en nuestro traje demos incrementar la misma unas 100 veces. Por tanto, por muy buen psicólogo que fuera, está claro que no sería inmune a la presión hidrostática a tal nivel isobárico. No sería capaz de nadar, ni de articular movimiento alguno, simplemente sería brutalmente aplastado, por mucho oxígeno que llevase en un tanque de aire comprimido sobre su espalda. Teniendo en cuenta este dato, el desenlace de la película no tendría nada que ver.

Acabamos de explicar, por qué el susodicho no sería capaz de salir sin su traje al mar, pues hemos explicado que la presión ejercida por un fluido aumenta linealmente con la profundidad. Sin embargo, si queremos ser más rigurosos, pondremos un ejemplo claro, donde se puede ver directamente esta relación.
Utilizaremos para ello una superficie volumétrica, prisma, donde la superficie de cada una de las bases es de 1 m2, simulación aproximada de la columna de aire que tendría que soportar un ser humano sobre sí mismo.


Introducimos el concepto de presión, teniendo en cuenta que el objeto, prisma, está sumergido en agua.

Y hacemos sencillas transformaciones a partir del concepto de densidad , despejamos la masa y sustituimos en la ecuación de la presión

y si tenemos en cuenta que el volumen del prisma de agua es

y lo sustituimos en la ecuación de la presión, nos queda


Es decir, la presión ejercida por el agua en un punto situado a una profundidad h de la superficie es igual al producto de la densidad d del agua, por la profundidad h y por la aceleración de la gravedad.

En general para un fluido


Si consideramos que la densidad del fluido permanece constante, la presión, del fluido dependería únicamente de la profundidad. Lo que ocurre que nos podemos encontrar un fluido como el aire o el agua del mar, que sus densidades no son constantes y tendríamos que calcular la presión en su interior de otra manera.

En la siguiente imagen, podemos observar como disminuye la presión con la profundidad, y como dato adicional también su relación con la temperatura.



Si suponemos que la nave espacial está sumergida en una profundidad, para no ser excesivamente exagerados, de 3000 metros, nos encontraremos entre la zona batipelágica y la zona abisopelágica. Pero, ¿Qué tipo de seres habitan esta zona? ¿Son capaces de habitarla seres de dimensiones tan espectaculares como los mostrados en la película? En una escena, se ve encima de la nave, una especie de calamar gigante, el cual no para de atacar a la nave. A esas profundidades, entre las zonas mencionadas anteriormente, los peces que en ellas habitan, tienen los ojos y los fotóforos pequeños; el sistema nervioso central está poco desarrollado; las branquias son reducidas; la vejiga natatoria, atrofiada -cuando no carecen de ella-; el esqueleto, débilmente osificado, y el corazón y los riñones, pequeños. Un calamar gigante habita a una profundidad de entre 400 y 600 m, es decir, en la zona mesopelágica, como podemos observar en la siguiente imagen.



Entre los peces de las crepusculares aguas mesopelágicas y los de las aguas batipelágicas, donde reina la más absoluta oscuridad, existen nota­bles diferencias, que responden a su adaptación a distintas condiciones ambientales. El pez mesopelágico tiene los ojos más grandes, y su reti­na, carente de conos, está compuesta sólo por bastoncillos, lo que, si bien no le permite distinguir los colores, le capacita, en cambio, para captar mayor cantidad de luz. Además, posee fotóforos, a menudo grandes y numerosos; sistema nervioso central bien desarrollado; sentido del olfa­to bastante agudo; esqueleto osificado; músculos bien formados; vejiga natatoria; branquias filamentosas, y corazón y riñones de gran tamaño. En esta descripción podríamos colocar a nuestro individuo.
Otra cosa que no me cuadra, es el momento del ataque a la nave.
Cuando el individuo, ser o cosa, ataca la nave, antes de ello, se puede observar que el mismo se acerca a una gran velocidad, la cual es detectada por nuestro protagonistas. A medida que éste se acerca, su sombra sobre la superficie superior de la nave aumenta, como si la luz no sufriera ningún tipo de dispersión en su paso a través del agua, como si a esas profundidades (3000 m.) la transparencia del mar se mantuviera constante.
El color del mar depende de la capacidad del agua de absorber y dispersar la luz.

Cuando un rayo de luz solar incide en el agua del mar, parte de sus radiaciones son absorbidas y transformadas en calor, y la otra parte es dispersada por las propias moléculas del agua, así como por las partículas en suspensión o por los microorganismos que viven en ella. Como bien sabemos, la luz solar está formada por radiaciones con diferente longitud de onda, lo cual constituye el espectro visible, pero como el comportamiento de la luz en estas circunstancias es diferente a como lo hace en la atmósfera, pues como bien hemos indicado, el fenómeno destacable en su comportamiento es el de la absorción.
El mar absorbe más rápidamente las radiaciones con mayor longitud de onda, (rojos y anaranjados), y las correspondientes a menores longitudes de onda son dispersados en el medio. Esta es la razón de que el color característico del mar sea un azul verdoso.


Aunque pueda parecer increíble, en las aguas oceánicas, el espectro electromagnético es capaz de alcanzar hasta l.000 metros de profundidad, pero nuestro ojo no es capaz de percibir la luz en inmersiones por debajo de los 50 metros. El tipo de luz al que ahora nos referimos nada tiene que ver con la franja de luz blanca visible. Así pues, si la máxima penetración del agua en el mar es de 1000 m., el supuesto de que nosotros pudiéramos observarla, éste sería el límite de profundidad, por debajo de esta cifra, evidentemente, no apreciaríamos la luz solar, pues estaría todo completamente oscuro.
Pues bien, en la película, en el momento del ataque del ser, se observa claramente la luz proveniente del astro solar, y su sombra diminuta, teniendo en cuenta que a continuación se traga la nave.
Otra curiosidad, o mas bien patada a la ciencia, es el momento en el que deciden crear un campo electromagnético, si mal no recuerdo, una vez que están dentro del ser, para así producir una descarga eléctrica y ser expulsados por el mismo. Cuando esto ocurre, pretenden que las superficies o volúmenes conductores sean, la propia nave y el agua que en su interior alberga. Como bien sabemos, el agua es una gran conductora de la electricidad, debido a su estructura atómica, y la nave, hecha de alguna sustancia metálica, es también una gran conductora, sólo hay que remitirse a la teoría de bandas. Así pues, la idea sería correcta, si no fuera por el ENORME fallo de que ellos están en contacto con la nave. ¿Cómo se salvan, si nuestro cuerpo está compuesto en un 70% por agua y, por tanto, somos unos extraordinarios conductores? En la película nadie muere electrocutado, ¿Cómo van a morir ante tan brutal descarga? Eso es imposible, ¡Por favor!
Supongo que en este artículo, os esperaríais que analizase físicamente la parte más trascendental de la película, la esfera, sin embargo, dejémoslo para el siguiente artículo, si no hay novedades.
Siento inseguridad acerca de la precisión de los datos, espero haber estado acertada, y lo más importante, no haberme equivocado de película... Aunque bueno, de todas formas, lo que importa es la física, ¿No?



Bibliografía:

http://www.portalplanetasedna.com.ar/presion_mar.htm
http://www.iac.es/galeria/hcastane/cine/Abyss.htm
http://perso.gratisweb.com/grupopascal/FLUIDOS%20Profe/FLUIDOS%20Profe/Carpeta%20unidad/Phidrostatica/index.htm
http://www.clubdelamar.org/propagacion.htm
http://www.drpez.com/drcol109.htm

sábado, 3 de enero de 2009

Que se dilate el tiempo... ¡O la barca!

Una de las películas de ciencia ficción que, a mi gusto, me resulta de las más entretenidas que he visto, ha sido la de “Piratas del Caribe: la perla negra”. Esta película es la primera de una trilogía, repleta de éxito en todas las carteleras.
Supongo que sea bien conocida por todo el mundo, pues tuvo mucho eco, tanto por la trama como por el excelente reparto del que dispone.
Para los que no la hayan visto, la introduciré de manera breve y a continuación intentaré sacarle todo el jugo físico que pueda a una de las escenas que ha captado de manera especial mi atención.
Al principio de la película, se ve como la niña Elizabeth Swann (Keira Knightley) navega junto a su padre, Weatherby Swann (Jonathan Price) y el Comodoro Norrington (Jack Davenport) rumbo a Port Royal. En el trayecto, descubren una serie de barcos destrozados, como si una terrible batalla hubiera sucedido. La niña descubre a un chico en el agua y hace que lo suban a bordo, éste lleva consigo un collar propio de los piratas. Pasan los años y el chico, llamado Will Turner (Orlando Bloom) trabaja para el padre de Elizabeth, el gobernador, como herrero. Está claro que entre Will y Elizabeth existe atracción.
Todo transcurre apaciblemente, hasta que aparece en Port Royal un pirata llamado Jack Sparrow (Johnny Deep), el cual se hace llamar “Capitán Jack Sparrow”.
En un momento dado, Elizabeth cae desde las alturas al agua, Jack se tira al agua para salvarla, y a partir de este momento Jack se convierte en su salvador. Sin embargo, es un pirata, y los generales intentan atraparlo, pero éste huye. Se produce una reyerta, en la cual Sparrow es “cogido” por el herrero.
Durante esa noche, en la cual Jack permanece en el calabozo, llegaba al puerto el navío “La Perla Negra” tripulada por el Capitán Barbosa (Geoffrey Rush). Éste junto a su tripulación, se lleva a la señorita Elizabeth.
Will Turner, indignado porque nadie hace nada por buscarla, pide ayuda a Jack, y he aquí donde entra mi especial interés por la siguiente escena.
Jack es sacado del calabozo por el herrero, y decide hacerse con un enorme navío, llegando hasta él a través de una barca (es una pena no haber encontrado un vídeo donde poder observarlo directamente, si algún día lo encuentro, lo expondré aquí mismo), el procedimiento es el siguiente.

Escondidos, para que nadie pueda alertarse por su presencia, se meten dentro de una pequeña barca de tamaño medio puesta boca abajo, la cual está en la orilla del mar. Se puede apreciar claramente, que el alto de la misma supera escasamente las rodillas de los tripulantes que pasan por delante de ella, por lo que no medirá de alto más de 1 m. aproximadamente. Entonces, como si del hombre goma se tratara, levantan la barca unos 15 cm. y comienzan a caminar con pasos muy cortos hacia la dirección del mar. Imposible que esto suceda, al no ser que, como bien hemos dicho, sean tan elásticos como para considerarlos de goma, porque realmente no comprendo cómo y en qué disposición pueden encontrarse sus cuerpos en el interior de la barca.
A continuación, con la barca en esa disposición, y con las cabezas, evidentemente, dentro del volumen que alberga la barca, se introducen en el fondo del mar hasta llegar al navío. ¡Caminan por el fondo del mar como si tal cosa! Lo primero que os preguntaréis será: ¿Cómo es posible que dicho volumen de barca albergue aire, en vez de llenarse de agua? La respuesta es sencilla. Imaginemos un caldero dado la vuelta, es decir, con el “culo” mirando hacia arriba y el resto hacia abajo. Si nosotros introducimos este caldero en esta disposición y de manera vertical en el agua, veremos que se forma una especie de burbuja de aire, la cual alberga todo el volumen del caldero. Esto ocurre debido a que el aire contenido en el mismo antes de sumergirlo en agua, tiende a ascender al introducirlo en el líquido, debido a que su densidad es menor. Y como el “culo” del caldero le impide salir, pues se queda ahí retenido, ocupando el máximo espacio posible.
Sin embargo, a esto le añadimos otro problema, será por problemas. ¿Cómo es posible que la barca permanezca hundida en el agua y no tienda a flotar, tanto por el material del que se compone, como por la burbuja de aire formada en su interior?
Sabemos, que según el “Principio de Arquímedes”, todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascensional igual al peso del fluido desplazado.
Así pues, las fuerzas que actúan sobre un cuerpo sumergido total o parcialmente en el seno de un líquido, son:

E = ρl Vld g = mld g --> Empuje
F = mb g --> Peso de la barca




donde:
ρl: densidad del líquido(agua) = 1kg/l
Vld: Volumen del líquido desalojado
mld: Masa del volumen del líquido desalojado
mb: masa de la barca
g: aceleración de la gravedad


A estas dos podemos añadirle la fuerza viscosa:
Fv=-kηv, donde Fv=0 debido a que consideramos que la velocidad vertical con la que se mueve la barca es v=0. Por tanto, desechamos esta fuerza.

Para que no haya movimiento vertical, es decir, que el cuerpo, la barca en este caso, se mantenga sumergido en el agua, ha de ocurrir lo siguiente:

E – F = 0

Para que esto ocurra, evidentemente, la fuerza del peso de la barca ha de ser mayor o igual a la ejercida por el empuje.
Hagamos unos cuantos cálculos para comprobar cuál ha de ser el empuje para que sucede lo que ocurre en la película.
Supongamos que dentro del volumen de aire caben unas 4 personas de unos 85 kg. Cada uno. A esta cantidad, le podemos añadir, unos 20 kg. en tanto que entran otras cuantas cosas más. La masa total sería de unos 360 kg. aproximadamente.
Así pues, nuestro empuje sería de unos 360g N

E1= mld g = 360g N

Si el empuje es tal cantidad, el peso ha de ser el mismo o superior para que la barca no flote, es decir:

F = E = 360g N

Pero, ¿Cómo es esto posible?
Lo único que se me ocurre, es que lleven consigo una especie de contrapesos, de tal manera que no les sea permitido ascender. Sin embargo, en la película se puede apreciar, que se meten en el agua sin ningún tipo de contrapeso, sólo con sus propias vestimentas y la barca, nada más, así pues, queda descartada esta opción. Empezamos a violar las leyes de la física...

Si suponemos que el volumen albergado en el interior de la barca, donde son capaces de respirar, es igual al producto de la densidad del agua por la masa del volumen del líquido desalojado, es decir que:

V= ρl mld
V1= 1kg/l 360 kg = 360 l aire


Determinaremos el tiempo que podría aguantar respirando 1 persona en esta situación, sabiendo que la velocidad de inspiración de una persona es de 17 x 0,5 l/s.

t1= V/v1 = 360 l /(17 x 0,5 l/s) = 42,3 s

Si lo hacemos para 2 personas, la velocidad de inspiración, será el doble, por lo que el tiempo se reducirá a la mitad:

t2= V/v2 = 360 l/(2x17x0,5 l/s)= 20,6 s

Como podemos observar, se trata de tiempos muy pequeños, demasiado pequeños con el tiempo que debería transcurrir de manera lógica.

Haciendo una aproximación de lo que ocurriría en la realidad, pongamos que han de recorrer una distancia d = 150 m para llegar al navío, y que la velocidad a la que van es de v = 0,15 m/s. Echando cuentas el tiempo que tardarían en llegar a su destino sería de unos 1000 s, o lo que es lo mismo, 16 min.

Si ahora calculamos el valor real del volumen ocupado por el aire, veremos que el resultado nos sale muy superior al calculado anteriormente. Hagámoslo para 2 personas:

V2 = v x t = 2 x 17 x 0,5 l/s x 1000 s = 17000 l

Indudablemente, para que esto se cumpliera, la capacidad de la barca habría de ser mucho mayor, es decir, la barca tendría que tener unas dimensiones mucho más grandes que la observada en la película.

Para observar la diferencia, también podemos hacerlo a través de los empujes.

E1 = 360 g N
E2 = mld g = ρl g V2 = 17000 g N

E2/E1 = 48

Efectivamente, el empuje habría de ser mucho mayor para que nuestros protagonistas fueran capaces a andar por el fondo del mar como si nada. Tanto es así que la cifra asciende a casi 50.

A todo esto habría que añadirle la modificación en la velocidad de inspiración, pues en el trayecto, se ponen a hablar entre ellos, lo que la aumenta considerablemente, por lo que el tiempo aún sería menor.
Conclusión: Como no se hagan con otra barca mayor o cambien de plan, difícil lo van a tener para llegar al navío.

Y como bien os imaginaréis, o para los que ya la hayan visto, ya lo sabrán, acaban recuperando a la chica sana y salva.


Bibliografía:

http://www.cineatp.com/peliculas-de-aventura/piratas-del-caribe-la-maldicion-de-la-perla-negra.php
http://docencianacional.tripod.com/primeros_auxilios/anato6.htm
“TIPLER MOSCA” VOLUMEN 1. Mecánica. Oscilaciones y ondas. Termodinámica. Editorial Reverté.
Apuntes de física de 1º

viernes, 2 de enero de 2009

¿Ciencia ficción o realidad?

De la que se estrenó la película “Minority Report”, basada en un relato de unos de los autores más prestigiosos del género “ciencia ficción”, Phillip K. Dick, la tecnología en ella utilizada nos parecía a todos impresionante, imposible, totalmente futurista, vamos, en un presente, de locos. Sin embargo, el gran Steven Spielberg, nos dio a conocer una tecnología no tan futurista como nosotros creíamos, y que, de hecho, poco a poco se va estudiando sobre ello. Hoy en día, únicamente se trata de un prototipo en fase de estudio, no obstante, llegará para quedarse, dicen los más expertos.
Uno de los dispositivos más importantes, que se utiliza en la mencionada película, es la pantalla táctil. Hoy por hoy, mucho sistemas electrónicos utilizan este mecanismo.
Si recordamos la película, el protagonista John Anderton (Tom Cruise), jefe y policía principal de Precime, utiliza a tres “precogs” (Ágatha y sus dos hermanos), los cuales adivinan el futuro, plasmando las imágenes y sonidos que perciben en una serie de pantallas que nuestro protagonista puede manejar. Se pone unos guantes y como si de una pantalla táctil se tratara, distribuye, mueve y analiza las imágenes de manera múltiple. Hoy en día, un sistema de pantalla táctil múltiple no está en el mercado, sin embargo, varios investigadores han desarrollado lo que podrían ser en un futuro, las pantallas táctiles multipunto.
En el siguiente vídeo, podemos observar cómo esta tecnología no nos queda tan lejana, donde la ficción se puede convertir en realidad.



En la película, como bien hemos dicho, John Anderton es el jefe y policía principal de Precrime. Hasta entonces, nada raro ocurre en la película, sin embargo, la trama se desarrolla cuando llega un día a su trabajo y se ve a sí mismo asesinando. Conocía muy bien el procedimiento. Se analizaban las imágenes, se descubría quién era el asesinado y asesinado y se procedía a su retención antes de cometer el crimen, de ahí la palabra Precrime. Pero cuando observa que es él el asesino de un tal L. Crow, no da crédito a lo que ve, y se lo oculta al resto del departamento policial. Este L. Crow, había secuestrado hace unos años a su hijo, y el objetivo del que le había puesto la trampa, “Lamar”, socio y amigo suyo, era el de desatar su ira y hacer que lo matara. ¿Y cuál fue la razón última de que su amigo y socio le tendiera esa trampa? Pues quitárselo del medio, debido a que Ágata había premeditado un asesinato, el de su madre concretamente, y no había sido resuelto, debido a fallos técnicos, por lo que Precime fallaba y se volvería todo al traste.

A continuación, podemos observar en el siguiente vídeo, cómo John se ve envuelto en un asesinato, donde él es el asesino.



Ahora bien, parémonos en este punto. Un observador desde el presente, es capaz de observar su futuro. Como bien sabemos, se trata de una trampa, es decir, en su futuro no alterado, el asesinato no ocurriría. Sin embargo, su presente es alterado al ver su futuro, y al contrario su futuro es alterado desde un presente. Nuestro protagonista ve lo que va a suceder, si lo ve es porque sucede, y como va a suceder es estimulado para que suceda, por lo que el presente se ve modificado por el futuro. También ocurre a la inversa, pues sucede y por ello lo ve. Entonces, ¿Presente, futuro y también podemos añadir a ellos pasado, están vinculados directamente entre ellos? ¿Cómo discernir uno del otro? ¿Cómo es posible que el presente condicione al futuro? Si el presente es la causa y el futuro el efecto, y viceversa. ¿Queda desechado el “Principio de Causalidad”? Nuestro futuro está marcado dentro de una línea del tiempo, donde ocupa un determinado lugar. No es posible que desde el presente modifiquemos el futuro, pues estaríamos introduciéndonos en lo que los científicos denominan “líneas paralelas del tiempo”, un doble yo en distintos puntos de la línea del tiempo pero a la vez en un mismo punto. ¿Algo difícil de explicar, verdad?
Resulta que al observar el futuro, éste es modificado desde un presente, así como su alrededor. Esta modificación depende de la región que observes, no es lo mismo observar una que otra.
Para explicar todo esto, tal vez exista una posibilidad de clarificar un poco nuestras ideas, y nuestro clarificador es el físico John S. Bell.
Bell, postuló el Teorema de Bell, el cual prueba la conexión-correlación entre sistemas no relacionados causalmente. Bell aduce que mientras la separación en el tiempo o en el espacio son "reales" en ciertos contextos, dicha separación es "irreal" o carece de importancia en la mecánica cuántica.
El aspecto no local de la naturaleza puesto al descubierto por el Teorema de Bell, se acomoda a la teoría cuántica por medio del colapso de la función de onda, que es un cambio repentino y global de la función de onda como sistema. Se produce cuando alguna parte del sistema es observada, la función de onda varía instantáneamente, y no sólo en esa región sino en otra muy distante. Este comportamiento es completamente natural en una función que describe probabilidades, puesto que las probabilidades dependen de lo que se conoce como el sistema. He aquí donde no podemos hablar de la física clásica, pues esta se basa en certezas. Si el conocimiento que se tiene del sistema cambia como consecuencia del resultado de una observación, en ese caso la función de probabilidad (la amplitud de la función ondulatoria elevada al cuadrado) deberá cambiar. Refleja el hecho de que las partes del sistema están correlacionadas entre sí y, por lo tanto, un incremento de la información aquí está acompañado por un incremento de la función del sistema en cualquier otra parte.
Por tanto, según esto, puede ser posible que al observar un punto determinado del futuro, éste se modificado en el momento de ser observado y así nuestro protagonista sea capaz de cambiar su propio futuro.
No obstante, vayamos más allá. En la teoría Newtoniana, es decir, en la física clásica, tanto las posiciones, como los tiempos, como las velocidades son absolutos. Sin embargo, hoy en día sabemos que todos estos datos son relativos al sistema de referencia utilizado por el observador. La diferencia de la teoría de Einstein con las leyes del movimiento de Newton está determinada por la velocidad. La masa de un cuerpo es relativa pues es función de la velocidad. Cuando la velocidad de los cuerpos se aproxima a la velocidad de la luz, velocidad límite para Einstein, la masa (relativista) y la energía (cinética) se vuelven cantidades muy grandes, tienden a infinito, mientras que la masa (en reposo) es pequeña, tiende a cero.
En los experimentos donde se ha demostrado la veracidad del Teorema de Bell, paradoja para el grandísimo Einstein, eran emitidos desde una fuente dos corrientes de fotones a velocidades próximas a la de la luz, es decir, v = c = 299.792.458 m/s. En el momento en el que se estudiaba la información referente a una de las dos corrientes, se conocía automáticamente la información de la otra corriente, pues coincidían en posición, velocidad, tiempo. Así pues, únicamente bastante con estudiar una de las emisiones, pues se producía de manera instantánea una transmisión de información.
Einstein pensó durante toda su vida que debían existir variables locales ocultas que explicaran racionalmente la aparente paradoja, sin embargo, como bien hemos dicho, Bell demostró que no se trataba de ninguna variable oculta, sino que mediante la mecánica cuántica era posible transmitir información de un punto a otro de manera instantánea.
Si esta transmisión de información, es energía, la teoría de la relatividad de Einstein, no funciona, pues según la famosa ecuación de Einstein E=mc2, en un punto a una velocidad próxima a la de la luz (v=c), éste valor es constante a pesar de que la masa pueda aumentar. En el otro punto sucederá lo mismo, y ambas energías estarán “separadas” entre sí, cada una con su valor “idéntico”. Si existiera transmisión de información, la energía entre ambos puntos variaría ya que información = energía, y no se cumpliría la Teoría de la relatividad de Einstein. Aunque pueda parecer que cierta energía es la causante de la correlación simultánea del conocimiento, hoy por hoy, en la física, no se conoce una energía que pueda moverse tan rápidamente. Es tal el desconocimiento que hasta algunos científicos hablan de “energía virtual”.
Así pues, ¿Qué es la información? ¿Cómo es posible que se sigan cumpliendo los postulados dictados por Einstein a velocidades cercanas, iguales o incluso superiores a la de la luz? ¿Habrá sido subestimada la física clásica al creer todo tan relativista?

Desde luego, “Minority Report” envuelve una analogía con la física, a través del Teorema de Bell, y da más juego de lo que a simple vista pueda parecer. Está claro que la física nunca va a dejar de sorprendernos, y aquí tenemos un ejemplo.





Bibliografía:
http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-42/RC-42.htm
http://www.redcientifica.com/doc/doc200407110600.html
http://www.nodo50.org/ciencia_popular/articulos/Einstein4.htm
http://www.gadgetoweb.com/minority-report-ha-llegado-para-todos/