3 de junio de 2018

Luz Negra



    Hablar de la luz es apasionante cualquiera que sea el camino que queramos recorrer porque es la energía que nos mantiene vivos a los seres vivos y porque es uno de los misterios mejor guardados del universo que habitamos. Por no decir que es uno de los fenómenos naturales cuya última esencia es incapaz de comprender nuestro cerebro… hasta hoy.

    Si los antiguos escribas de la Biblia hubieran sabido algo de ciencia habrían descrito la creación del hombre de otro modo: “ … y Dios tomó barro y lo modeló a su imagen y semejanza, exponiéndolo después a los rayos del sol para conferirle la vida”, porque eso del soplo queda un poquito desatinado. Y porque es verdad que nosotros somos polvo de estrellas (*) más luz solar:

Hombre = polvo de estrellas + luz 

   Algunos pensarán que a esta ecuación le falta un término: H = polvo de estrellas + luz + mala leche, pero me niego a admitirlo porque los hombre también tenemos ratitos en que somos buenos. Otros dirán que el término que falta es el alma: H = polvo + luz + alma, pero chicos, ya sabéis que desde que Darwin descubriera lo que descubrió, o le concedemos alma a todo bicho viviente o no hay manera de saber de dónde vino la nuestra.

   Pero nos hemos ido por las ramas, más bien por las nubes. Y es que el tema lo provoca. En realidad el motivo por el que estamos aquí, en este lugar del conocimiento, es mucho más humilde. Un alumno nos ha preguntado: ¿Qué es la luz negra? Y esto no necesita de tanta “filosofía”, así que nos centraremos.

   La luz es la forma en que la energía se transmite de unos cuerpos a otros en el universo. Su naturaleza ha sido un misterio en todas las épocas de la ciencia, desde que Newton diera su primera idea corpuscular y después Maxwell la pusiera en tela de juicio con su espléndida teoría ondulatoria hemos tenido un tira y afloja permanente. Por fortuna hoy sabemos ya que la luz se comporta como onda cuando se propaga y como partícula cuando interacciona con la materia.

   Pero no queda ahí la cosa porque a cada nuevo paso de la ciencia descubrimos propiedades más y más sorprendentes como su propagación en forma LASER, esto es, con todas sus ondas vibrando “al paso” como los soldados en un desfile, o como las ocurrencias de Einstein de que los rayos de luz se propagan en maravillosas líneas curvas cuando avanzan por el universo, debido a los campos gravitatorios de las estrellas; o el incomprensible entrelazamiento cuántico (**) entre fotones distantes (creo que la última hazaña fue realizada por astrónomos españoles que lograron entrelazar dos fotones, uno situado en los observatorios del Teide y otro en el de La Palma) (***). Dos fotones entrelazados se comportan como una única partícula de modo que lo que le ocurre a uno le sucede también al otro y la transmisión de la información se hace de forma instantánea, no a la velocidad de la luz, ¡Toma ya! Pero de nuevo se nos escapan los caballos, volvamos al redil.
Fig. 1 El espectro electromagnético

    La luz visible es algo muy sencillo si utilizamos como herramienta la teoría ondulatoria clásica. La luz es una onda electromagnética que se propaga en el vacío y que puede tener una amplísima gama de longitudes de onda. Ese órgano tan querido por nosotros que es nuestro ojo, solamente es sensible a una gama muy, pero que muy estrecha de longitudes de onda; concretamente entre 400 y 750 nm (nanómetros, 10^-9 m). Por debajo de los 400 nm está el ultravioleta y por encima de los 750 nm el infrarrojo.

   Por fortuna hoy disponemos de otros “ojos” construidos por nuestros ingenieros que pueden ver, y con gran precisión, en el ultravioleta, en los rayos x (una radiografía solo es una fotografía en la que no salimos nada favorecidos, pero los médicos se empeñan…). Por la otra banda también tenemos aparatitos capaces de ver en el infrarrojo (hoy los utilizan mucho los malos de la películas), y no digamos de los radares, de las radios, de los teléfonos móviles y ordenadores que emiten y reciben información en las bandas de unos pocos centímetros y finalizando con los inmensos radiotelescopios capaces de recibir información del espacio profundo.

 ¡Pero, caramba, no hemos visto a la “luz negra” por ninguna parte! ¡Calma chicos! Es que esto de “luz negra” es un nombrecito rimbombante y paradójico de esos que ahora gustan tanto pero que describe simplemente a la luz ultravioleta. O mejor dicho, al efecto que se produce cuando iluminamos a la gente que baila en una “disco” con unos focos de luz UV. Por supuesto que en principio parece un empeño absurdo, salvo que intentemos poner a las chicas morenas, pero es que cuando la luz es absorbida por las moléculas de los colorantes que tiñen los vestidos de chicos y chicas, son reemitidos con longitudes de onda más bajas, de luz visible. Parte de la energía de la luz incidente en el vestido es absorbida y emitida en forma de calor (infrarrojo), y el resto es reemitida a menor energía que la luz incidente, esto es, con longitudes de onda más bajas y por tanto dentro del visible.
Fig. 2. Efectos de la luz UV sobre personas y vestidos

   Se pueden obtener efectos muy teatrales y sorprendentes cuando a los bailarines se les ilumina con luz ultravioleta (lo que no se aprecia) y de pronto, como por arte de magia, cambian los colores de sus vestimentas. O mejor cuando el escenario está en la oscuridad y de pronto, al iluminarlo con luz UV, “aparecen y desaparecen” bailarines con colores fosforitos al compás del encendido y apagado de unos focos que nadie puede ver. Simples trucos de magia barata. Y es que nuestros conocimientos científicos y desarrollos tecnológicos también pueden usarse para divertirnos.

 Manuel Reyes 


 (*) Polvo de estrellas es un modo poético de llamar a los elementos de la tabla periódica y unos cuantos miles de compuestos sencillos (H2O, CO2, N2, O2, SO2, carbonatos, sulfatos, hidrocarburos, aminoácidos sencillos,…) que quedan formando nubes de polvo y gases tras la explosión y muerte de una estrella supernova. En el universo primitivo solo había hidrógeno y un poquito de helio pero cuando se formaron las primeras estrellas, en ellas se originaron todos los elementos químicos como subproductos de las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en su interior. Las estrellas son los hornos donde se fabrican todo el resto de elementos químicos, y cuando estos se enfrían, tras la muerte de la estrella, se combinan unos con otros formando miles de compuestos sencillos. Todo ello forma el polvo cósmico del que se hacen los planetas, como la Tierra. Y en la Tierra, con los compuestos químicos que forman su corteza y la energía aportada por la luz solar, se forman una infinidad de compuestos orgánicos complejos, que se auto organizan siguiendo las leyes físico-químicas y forman los seres vivos. Como este que ahora os escribe. ¿No es asombroso? 

 (**) El entrelazamiento cuántico se puede producir entre partículas elementales, no solo fotones, y consiste en que las partículas entrelazadas, aun no estando juntas, pueden comportarse como si fuesen la misma partícula, con una misma función de onda. Es la demostración experimental de uno de los grandes errores de Einstein, la famosa “paradoja EPR” planteada por Einstein, Podolsky y Rosen para mostrar la, a su juicio, incoherencia de la Teoría Cuántica. Pero como no es posible explicar este apasionante desafío científico en pocas palabras recomiendo echar un vistazo a una más amplia información: https://es.wikipedia.org/wiki/Entrelazamiento_cu%C3%A1ntico 

 (***) “Los experimentos de entrelazamiento cuántico entre Tenerife y La Palma ayudarán a desarrollar la teletransportación”. https://www.eldiario.es/lapalmaahora/sociedad/experimentos-entrelazamiento-Tenerife-Palma-teletransportacion_0_636587321.html 

18 de marzo de 2018

Sobre la JUSTICIA, la CIENCIA y la EDUCACIÓN



La discusión sobre la Prisión Permanente Revisable ocupa en esta época un papel destacado en toda la prensa y en la actividad parlamentaria, especialmente en esta última donde tuvimos ocasión de ver un espectáculo deplorable en el que  volvemos a preguntarnos una y otra vez, pero ¿a quiénes hemos votado? ¿Es verdad que estos nos representan?

El tema es, debería ser, eminentemente jurídico, pero claro, cuando se trata de justicia de un modo u otro se suele confundir con la venganza y entonces se convierte en un tema muy pueblerino. Por otro lado, y debido a su anárquica aplicación, la justicia nos suena a chacota porque a los grandes ladrones de guante blanco no se les obliga a devolver lo robado y los delincuentes en general están en la calle a los pocos meses. Como reconoció el propio presidente del Tribunal Supremo, en España tenemos una justicia de robagallinas.

Adelanto que soy un lego en materia jurídica así que ruego a mis posibles lectores que no se tomen muy en serio lo que digo y mejor busquen bibliografía de fuentes más fiables.

Por lo que yo he podido entender la Prisión Permanente Revisable es una especie de cadena perpetua con el atenuante de que puede ser revisada en ciertos periodos de tiempo. Si esto se toma como una venganza de la sociedad ante ciertos crímenes horrendos puede parecer un poco excesiva. Si se toma bajo el punto de vista de la izquierda “guay” para la que “los presos son víctimas del sistema capitalista”, sería inaceptable. Pero si la consideramos como un modo posible de salvaguardar a la sociedad ante criminales irremisibles e irrecuperables entonces a mí me parece bastante razonable.

De hecho, este tipo de prisión está aceptado por la Corte Internacional Penal y por el Tribunal de Derechos Humanos de Estrasburgo y la tienen la mayoría de países europeos como Alemania, Francia, Reino Unido, Italia, Bélgica, etc. ¿Entonces cuál es la razón por la que no podemos tenerla nosotros?

A mi modo de ver, aparte de las poses políticas de nuestra izquierda guay, la razón profunda está en los cimientos mismos de la justicia penal española que, si no estoy equivocado, se basa en el artículo 25.2 de la Constitución: “Las penas privativas de libertad están orientadas hacia la reeducación y reinserción social”. Esto es, creemos que todo bicho viviente puede ser reeducado y reinsertado en la sociedad, lo cual es EVIDENTEMENTE FALSO, completamente erróneo, eso lo sabe todo el mundo, pero seguimos manteniendo  esta falsedad como fundamento jurídico.


Yo recuerdo haber escuchado en mi época de estudiante que la justicia se instauró en las sociedades primitivas para evitar la venganza y el odio entre la sociedad al juzgar los crímenes personas sabias y ajenas al conflicto. Lo que supuso un bien social inigualable. Pero también que el estado tiene la obligación ineludible de salvaguardar a su población de los asesinos, ladrones, violadores, y demás malhechores. Entonces uno se pregunta: ¿si un violador no puede ser reeducado y por tanto no puede ser insertado en la sociedad, qué hacemos? ¿Lo dejamos en libertad al cabo de unos añitos para que siga violando chavalas? Los norteamericanos lo tienen claro: lo matamos. Pero nosotros no somos tan salvajes, así que habría que idear una pena que consista en salvaguardar a la sociedad de este peligro y eso podría ser la prisión permanente revisable o cosa por el estilo.

La ciencia neurológica sabe hoy cosas que pueden ayudar mucho en este pleito. De un modo muy simple, y por tanto muy inexacto, podríamos decir que la conciencia es una cualidad de nuestro cerebro y que se la puede tener en diversos grados de plenitud e incluso hay quien no la tiene. Pero precisemos la terminología para no incurrir en errores de bulto.

La CONCIENCIA se define hoy como la capacidad que tenemos para valorar el presente. Y la cantidad de información asimilada e integrada se corresponde con el nivel de conciencia. Esto nos dice que la conciencia es un proceso emergente del cerebro y, como bien sabemos, no todos los cerebros funcionan igual de bien. Es más, el nivel de conciencia de cada uno de nosotros depende de la cantidad de cultura asimilada, “digerida”. Por tanto para las personas que no han tenido el privilegio de educarse en un ambiente cultural tendrán un nivel de conciencia bajo. Ya solo por estas definiciones uno puede sospechar que una reeducación carcelaria, bien pasada la mayoría de edad, no va a tener un impacto apreciable en el nivel de conciencia de los presos.

No debemos confundir la conciencia con la CONSCIENCIA que no es más que el estado por el cual el sujeto tiene conocimiento de sí mismo y su entorno.

Pero la conciencia tiene diversos sones, uno de los cuales es la EMPATÍA que es la que nos viene al pelo en este análisis. Podemos definirla como la capacidad de comprender y compartir los pensamientos, deseos y sentimientos de otra persona. Gracias a la empatía nos duele el dolor ajeno, nos ponemos en el lugar de los demás para enjuiciar las situaciones y comprendemos porqué los demás piensan como lo hacen. Alguien ha definido la COMPASIÓN como la empatía en acción.

Las zonas de nuestro cerebro que están más implicadas en este proceso de la empatía están perfectamente localizadas (en la corteza cingular anterior y en la ínsula) e incluso el tipo de neuronas mayormente implicadas que son las recientemente descubiertas neuronas espejo.

Al igual que la conciencia en general, la empatía tiene su componente biológica, por no decir hereditaria, no todos los cerebros son iguales, y su componente educativa. Dependiendo del ambiente familiar, educativo y social en que se han desarrollado los niños se ha incentivado la empatía o por el contrario se ha inhibido. Ha podido demostrarse que en los profesionales que viven rodeados del dolor ajeno, como fisioterapeutas y algunos médicos, se produce una rápida regulación emocional de la empatía inhibiendo el proceso de percepción del dolor foráneo. También se ha visto que los psicópatas tienen un cerebro incapaz de empatizar y comprender las emociones de los demás.

¿Qué más necesitan los legisladores para comprender que el único modo que existe para proteger a la sociedad de los psicópatas es mantenerlos al margen?

Y quiero terminar esta reflexión resaltando un hecho: los que han recibido por herencia un cerebro incapaz de empatía, o la han destruido por haber tenido una infancia desestructurada y nefasta, NO SON CULPABLES, puesto que no ha intervenido en ello su voluntad consciente. Por tanto no merecen ser castigados por esta razón sino tan solo ser apartados, en caso de haber delinquido,  para que no causen más daño a los demás. Eso sí, el Estado y la sociedad en su conjunto, somos responsables de que algunos niños no reciban el cariño y la educación adecuada para mejorar sus cualidades humanas.

Manuel Reyes

11 de marzo de 2018

Sobre el feminismo


Una reflexión a vuelapluma sobre la problemática del feminismo a raíz de la manifestación del 8 de Marzo 2018.


Creo que hace ya tres años que mi buen amigo Tomás Moreno editó un ensayo titulado: DE PANDORA A LA “FEMME FATALE”. En él se relataba de forma magistral la enorme cantidad de mitos que el hombre ha ideado a lo largo de toda la historia para lograr estigmatizar la figura femenina y conseguir así mantener el poder no solo a nivel de la tribu sino también de la familia.

Desde el mito bíblico de Adán y Eva donde, obviamente, ella es la responsable de la expulsión del Paraíso, hasta los más recientes mitos hollywoodienses donde se presenta a la mujer objeto, el libro pone negro sobre blanco la inmensa maraña de artimañas de que el hombre se ha valido para mantener a la mujer bajo su dominio.

Yo añadiría, desde mi cosecha, que el homo-sapiens-macho ha hecho esto con todo bicho viviente, no solo con las mujeres, sino con todos los demás hombres con los que ha podido y por supuesto con los animales, desde la noche de los tiempos. Y es que este asunto del poder lo lleva en los genes. Si usted alberga alguna duda biológica échele un vistazo al comportamiento de los machos entre los mamíferos o si no quiere irse muy por las ramas mírese la historia de nuestros antepasados reyes, emperadores, dictadores o de nuestros actuales políticos. Me hacen gracia las mujeres que se quejan de la existencia de un misterioso “techo de cristal” que no pueden atravesar para alcanzar los puestos de poder. Queridas mías, no es un cristal, son los puños de los que están arriba que os machacarán si intentáis seguir subiendo, a vosotras y a cualquier ingenuo que lo intente.

No obstante yo soy un convencido de que la cultura puede hacer milagros, y es por eso que creo que una vez que las mujeres han dejado de ser sumisas (por “culpa” de haber accedido a la cultura) y han decidido presentar batalla por el poder (aunque digan que por la igualdad) tienen la batalla inicial ganada. Y lo afirmo porque en el ambiente actual la clase masculina en general no está dispuesta a la lucha. Las mujeres, en el mundo occidental, no tienen enemigo. Solo han de ser capaces de superar, en colaboración con los hombres, los grandes problemas que la incorporación de la mujer al trabajo exterior al hogar han supuesto para la sociedad: Las necesarias ausencias por maternidad y la disminución dramática de la natalidad. En un momento en que, por añadidura, la robótica está dejando sin empleo a más de la mitad de los trabajadores.

Este es el gran reto y solo pude solventarse cambiando las estructuras sociales en muchos aspectos complicados, lo que a su vez implica grades batallas políticas a lo largo de mucho tiempo.

Quizá convenga aclarar la naturaleza de los tres grandes problemas mencionados más arriba.

El permiso por maternidad hace que las mujeres tengan que ausentarse del trabajo durante meses. Algunas prefieren años para sacar a los rorros adelante. Cuando vuelven al trabajo, si no lo han perdido, tienen que empezar de aprendices mientras sus compañeros han prosperado y ascendido. Una buena solución podría ser la ley aprobada en el País Vasco en la que el permiso de maternidad es obligatorio y para ambos cónyuges al mismo tiempo.

La disminución de la natalidad es una consecuencia de lo anterior, las mujeres por no perder su trabajo prefieren no tener niños, o tener uno solo, con lo que la natalidad cae tanto que se invierte la pirámide poblacional. Acaba habiendo más viejos que jóvenes y esto, entre otros males conlleva la quiebra del sistema de pensiones. Tan pocos jóvenes trabajadores no pueden mantener a tanto viejo que se niega a morirse. Una posible solución sería que el gasto de pensiones pase a los presupuestos generales del estado. Si hay dinero para “rescatar” a los bancos y grandes empresas que han sido saqueadas por los ladrones que pululan en connivencia con los políticos, y se lograra eliminar la corrupción de los gobiernos, sobraría dinero para las pensiones.

Las mujeres han decidido incorporarse masivamente al trabajo (50% de la población mundial) en las postrimerías de la era industrial, cuando la era robótica está dejando sin trabajo a millones de personas. Y no se piense que cuando hablamos de robótica estamos hablando de ciencia ficción. Un robot real, no Hollywoodiense, es solo una máquina que puede usar prestada la inteligencia de su programador, es decir, un ordenador, una impresora, una máquina de pintar coches o de envolver caramelos. Si el incrédulo lector no me cree le ruego que se haga esta pregunta: ¿Cuántos trabajadores tenían los bancos y cajas de ahorros hace 8 o 10 años? ¿Cuántos tienen ahora? ¿Qué pasó con esos cientos de miles de diferencia? Los han dejado en el paro los ordenadores. Ya no son necesarios porque la gente no tiene que ir al banco para hacer sus transacciones, las hacen desde su casa. Otro tanto ocurre con todos los organismos oficiales incluidos ayuntamientos, diputaciones, etc. solo que por no aumentar el paro prefieren boicotear los programas informáticos para que no funcionen. Por fortuna esta disminución de mano de obra no hace disminuir la riqueza sino todo lo contrario, de modo que “solo” tenemos que distribuirla mejor, al igual que el trabajo. Una solución sería trabajar menos horas ¿por qué hemos de trabajar 8 horas si con 4 ya sería más que suficiente? En cuanto a la distribución de la riqueza no tengo ni idea, aunque he de confesar que me asalta persistentemente el recuerdo de la Revolución Francesa, pero intento olvidarme.

Como puede apreciar el lector que haya tenido la santa paciencia de llegar hasta aquí los problemas que nuestra sociedad tiene planteados ahora son “sencillos” de resolver y “rápidos”. Si en 50 años se hubieran resuelto podríamos darnos por satisfechos. Y la clave para lograrlo es lo que el autor de “Homo Deus”, Yuval Noah, considera la cualidad clave del éxito de la raza humana: LA COOPERACIÓN FLEXIBLE. Los humanos somos capaces de cooperar para conseguir un determinado fin con millones de otras personas aunque sean de continentes y creencias distintas, incluso somos capaces de cambiar nuestras perspectivas ante situaciones nuevas inesperadas. Ningún animal de este planeta es capaz de hacer lo mismo. De ahí que nos hayamos convertido en los “dioses” de nuestro mundo.

No hay pues motivo para el desánimo. Trabajemos en colaboración hombres y mujeres, aprovechemos lo mejor de cada uno para lograr un fin común: la vida pacífica y llena de felicidad, aprovechando la riqueza y bienestar que nuestra inteligencia y nuestros conocimientos científicos y tecnológicos nos han brindado.


Bibliografía fundamental en la que me he basado:

“De Pandora a la Femme Fatale”, mitos figuras y estereotipos de estigmatización femenina, de Tomás Moreno Fernández. Ed Dauro, 2015. ISBN: 978-84-16340-35-4.

“Homo Deus”, breve historia del mañana, de Yuval Noah Harari. Ed Debate, 2017. ISBN: 978-84-9992-801-1.



22 de enero de 2018

Operación Triunfo

O el triunfo de una acción educativa elitista



Es deformación profesional, sí, ya lo sé, ver el programa de Operación Triunfo como una cuestión educativa no es más que eso; pero qué queréis, he sido profe toda mi vida…

He de reconocer que el programa me gusta, me divierte mucho y me emociona a veces bajo el punto de vista humano y educativo. Tomar un puñado de chavales, aprendices de cantantes, y convertirlos en auténticos profesionales en unas semanas es una acción educativa casi heroica. El programa está muy bien pensado y montado para lograr sus fines. Pese a que pueda aducirse que sus verdaderos fines sean los pingües beneficios económicos que genera, pero esto es como el que monta una academia o un colegio privado, por supuesto que busca un beneficio económico, pero la labor educativa y por tanto el beneficio social que aporta es muchísimo mayor que el económico, puesto que es una máquina social de transmisión del conocimiento y los valores.

El programa transmite a los alumnos seleccionados conocimientos musicales, habilidades de voz, e incluso valores. El ambiente que hábilmente se logra en la convivencia en la academia va más allá del compañerismo y alcanza de lleno la amistad, el cariño y hasta el amor entre algunos. Donde cada uno se alegra realmente del éxito de los demás, donde la ayuda mutua es la norma. Donde nunca se ha visto una traza de envidia, de malas intenciones o de mal hacer en contra de otros. Y todo esto pese a que luchan por un único pódium de triunfador. Es justamente la antítesis de esos schools norteamericanos que vemos en las películas de Hollywood donde la envidia, la competencia desleal, y hasta el odio, son la norma para lograr el único bien social válido: El liderazgo, el famoseo, el ser el macho alfa de la tribu, o la superwoman.

Y se encuentra en las antípodas de ese tipo de enseñanza que se ha instalado en el País Vasco y Cataluña donde el valor predominante es el odio de los niños hacia su propio país, España. El odio a todo lo español y los españoles (que son ellos mismos aunque pretendan ignorarlo). Un odio cuidadosamente planificado a los largo de los años por sus políticos y perfectamente ejecutado por sus profesores, conjuntados en una perfecta organización criminal. Porque planificar la siembra del odio en generaciones enteras de jóvenes es el mayor crimen que pueda cometerse. Un crimen, por cierto, no tipificado en nuestro Código Penal. Es quizá por esta antítesis entre la educación que vemos en O.T. y la que aborrecemos de los separatistas que nos produce tanto placer la contemplación del programa.

Pero para los profesionales de la enseñanza hay otro tema que también me gustaría comentar: Lo que estamos viendo en O.T. es un sistema educativo elitista. Un sistema que está gastando una fortuna en educar a un puñado insignificante de chicos. Un sistema que ha seleccionado a los mejores profesores de cada sector (posiblemente haya más profesores que alumnos) y no solo eso, los alumnos de la academia han sido seleccionados entre centenares de miles, son lo mejor de lo mejor de la juventud española en este tema de la canción. Podría decirse que así cualquiera logra resultados excelentes. Pero yo preguntaría a quienes estén siguiendo el programa: ¿Alguien alberga la intención de criticar al programa por considerar que todo este esfuerzo económico, organizativo y profesional no vale la pena? Sospecho que no.

El éxito de público indica que todo el mundo está encantado. El programa va a lograr alzar al estrellato una serie de maravillosas personas con increíbles voces y con una preparación académica,  profesional y humana envidiable. No solo el país se enriquecerá con ellos, nos sentiremos orgullosos de estas estrellas y llevarán como abanderados la marca España por el mundo. Sin duda ha valido la pena. Pero hay más; a  mi modo de ver, los chicos que este año forman el grupo de elegidos vienen con una preparación excepcional  (hablan inglés, tocan el piano, la guitarra, han asistido a escuelas de canto, …). A mi modo de ver la preparación en conjunto de estos chicos supera enormemente a la de sus compañeros de ediciones anteriores. ¿Es casual? Yo tengo la sensación de que el ejemplo de lo ocurrido en las ediciones anteriores donde el estudio, el esfuerzo, el espíritu de superación incluido el compañerismo y “el buen rollo” de todo el proceso, sin olvidar el brillo artístico y económico del resultado, ha ejercido una influencia beneficiosa sobre un gran sector de la juventud que ha cambiado esa actitud ácrata habitual en nuestros jóvenes por la del estudio y la superación personal. Porque lo que se hace bien, y se publicita, tiene un resultado infecto-contagioso cuasi milagroso.

Y por si a alguien le ha pasado desapercibido debemos recordar ahora que hay universidades en el mundo que siguen, pelo arriba, pelo abajo, el mismo procedimiento educativo elitista, como las anglosajonas de Cambridge o de Oxford: Seleccionan a  los mejores profesores y les pagan como a jugadores de fútbol (bueno, no exageremos, bastante menos porque nunca puede compararse a un simple Einstein o un humilde Newton con un Ronaldo o un Mesi) después seleccionan a sus alumnos que han de ser muy listos y muy ricos (y silenciemos lo del linaje) y conceden bequitas a algunos supercerebros pobretones. Finalmente publican estadísticas en las que se demuestra cómo nuestras universidades no les llegan ni a la altura de sus botas.

Pero es que cuando se desarrolló el sistema educativo español reinaba Felipe González y su gobierno impuso un sistema educativo social, no elitista. Aquí, para que todo el mundo, o casi, tenga acceso a la universidad se ha puesto una en cada provincia. Nuestras universidades no solo son provincianas por el lugar donde se encuentran sino por el dinero del que disponen. Así no se pueden “fichar” profesores rutilantes, ni se selecciona al alumnado más allá de un examen de conocimientos generales más bien bajito. ¿Es malo nuestro sistema?


Sería prolijo enumerar las ventajas e inconvenientes de una y otra fórmula  y este articulillo no tiene tantas pretensiones, así que solamente daré mi modesta opinión. Para mí, todo sistema educativo debe ser ante todo social por un principio de igualdad de derechos ante la educación. Pero esto no es incompatible con que el sistema dedique también atención y recursos a la formación especial de los supercerebros, porque de ellos es el reino de los cielos. Porque en esta sociedad, cada día más informatizada y robotizada, sólo ellos pueden lograr los avances científicos que nos curarán el cáncer, nos harán vivir 100 años, nos explicarán cómo demonios está hecho el mundo y qué puñetas hacemos nosotros aquí. Porque solo las empresas que ellos crean y mantienen nos darán de comer en el futuro. Me estoy acordando de Microsoft,  Google, Facebook, Cisco Systems, NASA, Tesla, Amazon...

 Manuel Reyes

17 de octubre de 2017

Los límites del frío

¿Por qué no puede alcanzarse el cero absoluto de temperatura?



Se trata de la pregunta de un alumno que podríamos decir que se puede responder, al menos, mediante tres porqués: el de las leyes de los gases, el termodinámico y el de la teoría cinético-molecular.


Los gases

                El tema de las temperaturas ha inquietado mucho al mundillo científico casi desde los albores de la ciencia. ¿Hasta dónde puede subirse una temperatura? ¿Hay una temperatura mínima posible? Ya Galileo construyó un primer termómetro que ni estaba graduado porque aún no había sido definido el grado de temperatura, ni tan siquiera la temperatura, aunque en aquella época al concepto de temperatura le pasaba como al del tiempo, que nadie era capaz de definirla aunque todo el mundo sabía lo que era. En realidad el tema no comienza a tratarse en serio hasta el siglo XVII. Mientras Newton en Cambridge estudiaba la gravedad, Robert Boyle estudiaba en Oxford las propiedades de los gases,  al tiempo también que Mariotte lo hacía en Francia, encontrando sus famosas leyes en las que se relacionaban presiones y volúmenes a temperatura constante. Curiosamente ha de pasar casi un siglo para que dos franceses,  Jacques Charles y Gay Lussac lograran establecer relaciones entre las variaciones de presión y temperatura, a V=Cte, o volumen y temperatura, a P=Cte.

A presión constante, el volumen aumenta con la temperatura.

                Para el tema que nos ocupa podemos enunciar la 1ª ley de Charles y Gay-Lussac así:
A presión constante, el volumen de un gas aumenta, o disminuye,  en 1/273 de su volumen inicial por cada grado centígrado que aumenta, o disminuye, su temperatura”. Matemáticamente esto lo expresamos así: V = V0 (1+αt), donde α = 1/273. De aquí deducimos la asombrosa conclusión de que el volumen del gas a 273 grados bajo cero sería cero. Según la 2ª Ley: a V=Cte., La presión de un gas aumenta o disminuye en 1/273 de su presión inicial por cada grado que varía su temperatura”. Esto nos conduce al mismo sitio: Si partimos de un gas a 0 grados centígrados y lo enfriamos hasta 273 grados bajo cero la presión del gas sería cero.

A la temperatura de -273,15 ºC la presión de cualquier gas se hace cero.

                Esto es, que a la temperatura de -273º C el gas no tendría volumen ni ejercería presión sobre las paredes del recipiente que lo contenga. La P = 0 podría concebirse pensando que el gas se haya solidificado. Pero también el volumen tendría que ser nulo. ¿Es esto posible? Para ello el gas habría tenido que desaparecer, lo que es absurdo. Por tanto esta debe ser la temperatura mínima posible. Pero además no debe poder alcanzarse sino solo aproximarse a ella.

                De estas deducciones surge la escala de temperaturas absolutas, la escala Kelvin, que coloca el cero, no donde se funde el agua, que es una arbitrariedad,  sino allí donde se encuentra la temperatura mínima imaginable, en el Cero Absoluto de Temperaturas. Las nuevas temperaturas se representan mediante la letra ”T” mayúscula para diferenciarla de la centígrada que la representamos con “t” minúscula. Ya sabemos que en mediciones  más recientes se pudo situar el cero absoluto en -273,15 º C, por tanto la relación real entre ambas es T = 273,15 + t.

Podemos enunciar por tanto que:
Según las leyes de los gases, el Cero Absoluto de temperaturas, el 0 Kelvin, es inalcanzable.


La Termodinámica

                Posteriormente, durante finales del siglo XVIII y todo el XIX, se desarrolló la termodinámica. Una ciencia que se ocupa de estudiar las relaciones que existen entre el calor y el trabajo. Se basa en unos principios deducidos experimentalmente a partir de los cuales pueden relacionarse muchas de las propiedades de la materia en sistemas macroscópicos. Sin ella la química no habría podido desarrollarse ni se habría comprendido y desarrollado la máquina de vapor y posteriormente los motores de explosión interna, las máquinas frigoríficas, las turbinas etc.
               
                Conviene resaltar que cuando hablamos de la máquina de vapor no estamos mencionando un invento más o menos útil, estamos hablando de la máquina que cambió la vida y las costumbres de la humanidad en el planeta Tierra. Hablamos de la máquina que causó la Revolución Industrial. Este invento permitió incorporar a las máquinas la energía necesaria para moverlas y por tanto el trabajo no tenía que hacerlo el hombre o sus animales domésticos, sino un montón de leña ardiendo. Permitió construir molinos para el grano en cualquier lugar del mundo, sin viento, sin saltos de agua. Permitió mover telares para fabricar tejidos en cualquier lugar y trabajando sin descanso día y noche, con solo un poco de leña. Permitió fabricar trenes capaces de transportar cientos de toneladas de mercancías o centenares de personas de un lugar a otro, consumiendo solo un montón de carbón. Y posteriormente la fabricación de coches, aviones, cohetes para subir a la Luna… Estamos hablando de la máquina que hizo posible que la mayor parte de la humanidad dejara de cultivar los campos y criar animales para pasarse a las ciudades para fabricar tornillos. Ciudades que se hicieron gigantescas.

Pese a la importancia trascendental de la termodinámica en la evolución de la humanidad, se trata de una ciencia enigmática, una ciencia que se basa en unos principios que se comprenden difícilmente y que define matemáticamente unas magnitudes, como la entropía, la entalpía, la energía libre, etc. casi incomprensibles. Se sustenta sobre unos principios deducidos a partir de hacer generalizaciones de la experiencia; no deducidos ni conectados con otras ramas de la ciencia. Estos principios pueden enunciarse de diversas formas así que nosotros vamos a elegir las más sencillas y clarificadoras para el tema que nos ocupa:

Primer principio:
En un sistema aislado, la energía se conserva.
Esto es algo que hoy le parece natural a todo el mundo pero en realidad solo sabemos que ocurre, pero no por qué ocurre.

Segundo principio: La entropía. Este principio es algo que conocen hasta los niños pero que poca gente podría imaginar lo lejos que nos ha llevado después de que Clausius lo enunciara correctamente. Todo el mundo sabe que si tenemos un vaso con agua sobre la mesa y se cae, se romperá y el agua se desparramará, como también sabemos que nunca jamás ocurrirá que el vaso se recomponga él solito, se suba a la mesa y el agua se reúna y se coloque en su interior de nuevo. Es decir, que hay procesos, cambios,  que son posibles y otros que, siendo similares, son imposibles. Los cambios se producen en un sentido pero no en el contrario. Como el tiempo; el tiempo corre en un sentido, del pasado al futuro, pero no en el contrario. A Clausius se le ocurrió que debería haber una propiedad del sistema que sería mayor al final del proceso si el cambio era posible y menor en caso contrario, y la llamó entropía. Con esta magnitud el segundo principio puede enunciarse fácilmente:
En un sistema aislado, solo serán posibles aquellos cambios en los que la entropía aumente o permanezca constante.
Este principio permitió comprender, y por tanto perfeccionar, el funcionamiento de las máquinas térmicas que generaron la era industrial.

Tercer principio:
 El cero absoluto es inalcanzable.
Esta ley fue desarrollada por el químico Nernst ya en el siglo XX, en 1912. Y se basa en considerar que en el cero absoluto también la entropía sería cero, por consiguiente no es posible una temperatura inferior ya que esto implicaría una entropía negativa, lo que crece de sentido. La demostración matemática es tan compleja que no se ha logrado hasta hace unos meses y ha sido publicada en la revista Nature, el 14 de marzo de 2017. Para tener una idea inteligible nosotros recurriremos a una explicación bastante simplista. Una máquina frigorífica es un tipo de máquina térmica que mediante la aportación de un trabajo nos permite sacar calor de un sistema frío y llevarlo a otro caliente. Así podríamos enfriar un gas hasta una determinada temperatura. Con otra máquina frigorífica podríamos tomarlo a esta temperatura y bajarla aún más, empleando más trabajo, más energía. Así poniendo muchas máquinas en cascada podríamos ir bajando la temperatura. Pero ¿hasta dónde? Podríamos observar en este proceso que, a medida que el gas está más frío, las máquinas requieren una mayor cantidad de energía para bajar un solo grado su temperatura. Para bajar una centésima de grado, ya en las proximidades del cero absoluto podríamos necesitar cantidades gigantescas de energía. Para alcanzar el cero absoluto necesitaríamos una energía infinita.  Por tanto, el cero absoluto es inalcanzable.

La teoría cinético molecular

La termodinámica dejó de ser una ciencia enigmática cuando los científicos admitieron que la materia estaba formada por átomos y moléculas. Parece asombroso ¿verdad? En realidad la Teoría Atómica tiene un desarrollo histórico más que asombroso, increíble. Merece la pena entretenernos un momento en recordarlo.

La verdad es que desde la más remota antigüedad ya hubo mentes que pensaron en los átomos. La primera seguramente fue la del matemático y filósofo griego Demócrito que allá por el año 400 a. de C. ya pensó que la materia estaría formada por partículas indivisibles homogéneas y eternas a las que bautizó con el nombre de “átomos”. Naturalmente que pese a su genialidad sirvió de poco porque carecía de ningún hecho que lo pudiera justificar. La segunda mención histórica que conocemos fue en la época romana, donde Lucrecio, en el 60 a. de C., escribió “Sobre la Naturaleza de las Cosas”, un poema de naturaleza cuasi científica en el que describe lo que hoy llamamos el movimiento Browniano de las partículas de polvo que se ven en el rayo de sol que penetra en una habitación, y lo consideró como prueba de la existencia de los átomos. En realidad la única explicación científica que logró explicar lo que ocurría en las reacciones químicas conocidas en la época, la dio Dalton, a principios del siglo XIX, entre el 1803 y 1807, Cuando la termodinámica estaba ya bastante avanzada. Los químicos la acogieron bien, en general, aunque algunos se resistieron, pero la mayor parte del mundillo científico la rechazó por completo. Ya a mediados del siglo XIX sobre el 1970-80, Nobel había sintetizado la nitroglicerina y se había hecho rico vendiendo dinamita a los ejércitos beligerantes y todavía un considerable número de científicos no admitían que la materia estuviera formada por átomos.  Cuesta creerlo, ¿verdad? Tuvieron que pasar 100 años desde la Teoría de Dalton para que Einstein, en 1905, explicando matemáticamente el movimiento Browniano fuera capaz incluso de determinar el tamaño de los átomos y el número de átomos que había en un mol (el número de Avogadro). Fue entonces cuando la totalidad de la comunidad científica del planeta Tierra admitió que la materia estaba constituida por átomos, ¡¡en 1905!! Cuesta creerlo, ¿verdad? Y yo me he preguntado siempre: ¿Lo aceptaron por la demostración de las intrincadas ecuaciones de Einstein que no las entendía ni la centésima parte de ellos, o por el prestigio incuestionable del autor?

Pido perdón por estos desvíos sobre el tema pero es que uno es químico y viejo, y claro, no es capaz de privarse del placer de recordar y contar estos cuentecicos.

Movimiento Browniano, con la trayectoria aleatoria de algunas partículas.

Volvamos el razonamiento central. Decíamos que la Termodinámica dejó de ser enigmática y misteriosa en cuanto que se aceptó que la materia estaba formada por átomos y moléculas, lo que ya en el XIX era evidente para químicos y termodinámicos. Con esto todos sus conceptos son clarísimos. La temperatura de un gas no es más que el energía cinética media de sus moléculas. La entropía no es más que el grado de desorden de un sistema. Los procesos que se dan espontáneamente son aquellos que aumentan el desorden. La termodinámica puede ser tratada como sistemas complejos de partículas en agitación permanente que chocan entre sí, que tienen energía cinética, cantidad de movimiento, etc. Esto es, todo puede explicarse y calcularse aplicando sencillamente las leyes de la mecánica de Newton a cada partícula. Eso sí, para sistemas de muchísimas partículas con lo que se hace necesario aplicar la mecánica estadística. Se acabó el misterio, se acabó la magia, la Termodinámica es una rama de la ciencia perfectamente encadenada con las demás.

No puedo resistirme a la nueva tentación de señalar la semejanza que este hecho podría tener con la endemoniada Mecánica Cuántica que nos explica el increíble y asombroso comportamiento de las partículas elementales. Nos dice lo qué hacen estas partículas, pero no por qué lo hacen, ni mucho menos qué demonios son en realidad esas partículas. ¿Alguien podría explicar lo que es un electrón? Decía Feynman (el creador de la Electrodinámica Cuántica que puso fin al desarrollo teórico de la química) que el que diga que entiende la Mecánica Cuántica es que no la comprende en absoluto. Y yo me pregunto, ¿no acabará ocurriéndole lo que a la Termodinámica?

Pero acabemos de responder a nuestro alumno, ya seguramente dormido. Si la temperatura no es más que el movimiento de las moléculas, o los átomos, ¿qué significa el cero absoluto? Pues un cristal, perfectamente ordenado, en donde sus átomos están en absoluto reposo. ¿Es esto posible? Pues no. Hasta el presente el logro más espectacular ha sido alcanzar la temperatura de 0, 000 01 K.

Es más, si descendiéramos al mundo cuántico, en el que no deseo entrar por razones de extensión, habría que recordar que un átomo no es una bolita, sino un complejísimo sistema con unos electrones que están aquí, allí, y en cualquier lugar de sus orbitales al mismo tiempo, rodeando un núcleo formado por protones y neutrones que a su vez están formados por tripletes de quark. ¿Cómo se detiene todo eso?

Es por esto que el cero absoluto es inalcanzable.

Manuel Reyes

Bibliografía:
§  El frío absoluto. Bruno Juliá Díaz. RBA Ediciones. Barcelona 2016. ISBN: 978-84-473-8566-9.
§  Historia de la Ciencia. John Gribbin. Editorial Crítica. Barcelona 2003.
§  La búsqueda del cero absoluto. K. Mendelson. Ediciones Guadarrama. Madrid 1965.
§  Termodinámica. Francis Weston Sears. Editorial Reverté. Barcelona 1958.