Domingo 1 de noviembre.
Llueve en Sevilla. Llueve mucho (estamos en alerta naranja), así
que, como no puedo salir, decido hacer algo de ejercicio en mi
bicicleta estática. Para no aburrirme me llevo mi libro de Juan
Eslava Galán: Historia de la segunda guerra mundial contada para
escépticos.
17:45 horas, veinte
minutos después, estoy ya a ritmo: tensión 9, 40 km/h. Sudo como un
cerdo y leo. Como lo primero no me incomoda y lo segundo me encanta,
me siento bien. Cansado, pero contento (buen trabajo el de esas
endorfinas). De repente leo una de las historias que cuenta el libro
y se me enciende una bombillita: esto es justamente un ejemplo
perfecto de lo que quería explicar el otro día en clase de química.
Muy interesante (espero) para mi blog.
Intentaba ese día
explicar que la ciencia no solamente avanza a grandes zancadas, con
ideas brillantes como las de los grandes genios (Einstein, Newton,
esa gente) sino también de forma laboriosa, ajustando cosas aunque
no sepamos realmente qué estamos haciendo. El tema viene al hablar
de Planck y su hipótesis.
En
un post anterior (Génesis) decía que los cuerpos emiten luz por el
hecho de tener temperatura. El tipo de luz emitida depende de la
temperatura, de manera que cuanto mayor es la temperatura menor es la
longitud de onda del tipo de luz en la que se emite la mayor parte de
la energía: es lo que se llama la ley de Wien. Los científicos
intentaban explicar la gráfica energía-longitud de onda obtenida experimentalmente al estudiar el fenómeno, pero
la teoría solo atinaba con la parte de la derecha de la curva.
Para
que la curva “cuadrara” bien, Planck emite una hipótesis
atrevida y totalmente contraria a lo que se creía en esa época: los
átomos no podían emitir o absorber cualquier valor de energía, solo lo hacían por paquetes de energía (un paquete, dos, tres…), siendo el valor
de cada paquete E = hυ , donde υ es al frecuencia y h un número.
¿Qué
era h?. Planck no tenia ni idea (aunque le dió nombre: constante de
planck), solo que al utilizarlo la curva teórica se ajustaba bien
ahora a la experimental (ver imagen).
Esto
es lo que se llama ciencia empírica. Resolvemos un problema probando
hasta ajustar la teoría a la realidad, aunque no sepamos qué
demonios significa esto.
Algo
parecido le pasaba al modelo de Böhr del átomo. El modelo explicaba
bien el espectro del hidrógeno, es decir, los tipos de luz que un
átomo de hidrógeno podía emitir al calentarse. Pero los avances tecnológicos mejoraron los espectroscopios (los aparatos que hacen el espectro) y entonces los espectros cambiaron (se veían mejor) y ya el modelo
no se ajustaba bien.
¿Cómo
arreglarlo?. Fácil, hacemos algo parecido a lo que hizo PlancK:
introducimos números que arreglan el problema. ¿Qué mejoran los
espectroscopios otra vez?, No hay problema: metemos mas números y a
correr. Le damos un nombre bonito (correcciones cuánticas) y listos.
Contado
así esto no parece serio. Pero lo es. Hemos conseguido ajustar la
teoría a la realidad. Hemos conseguido una ecuación que funciona,
que explica la realidad, aunque no sepamos muy bien qué son esos
números. Y eso nos lleva a conseguir cosas que mejoran nuestra vida,
a conseguir objetivos en la realidad: fabricar aparatos nuevo, por
ejemplo, que nos den una cierta utilidad.
Veamos
un ejemplo real que explica lo que quiero decir. Primavera de 1943.
Los aliados quieren destruir unos embalses en la cuenca del Rühr,
una importante zona industrial de la Alemania nazi, durante la
segunda guerra mundial. Los aviones dispararán torpedos, que se
mueven unos cientos de metros en el agua antes de chocar con la presa
y explotar. Pero hay una dificultad: los alemanes han extendido en el
agua unas redes que atrapan los torpedos antes de chocar y evitan
la destrucción de la presa.
¿Cómo
evitar las redes?. A un ingeniero se le ocurre una idea, entre
excéntrica y curiosa: disparemos bombas que reboten en el agua como
las piedras planas que lanzamos a un lago. Las bombas recorrerán la
distancia hasta la presa, “saltando” las redes. Después de
mucho pensar como acabar con las presas, se decide que esa idea es la
mas factible.
Manos
a la obra. A partir de los conceptos físicos implicados se diseñan
bombas que reboten y aviones modificados para que las suelten en el
agua como nosotros hacemos con las piedras planas. ¿Funcionarán?.
Probemos antes de arriesgar los aviones. Las pruebas no son
satisfactorias. Así que los aliados recurren a la ciencia empírica:
se van a un lago y prueban a lanzar las bombas desde diferentes
alturas, con diferente velocidad del avión, distintos pesos de
bombas y diversos ángulos de inclinación de entrada en el agua.
Miden distancias recorridas, numero de rebotes y altura de los
diversos rebotes.
Así logran ajustar los parámetros para conseguir el fin deseado: la
destrucción de las presas. El resultado real: dos presas dañadas,
dos presas destruidas y una totalmente inutilizada. No está nada
mal.
Y
esto es ciencia ( y tecnología) empírica. Funciona. Igual que la
“h” de Planck, que hoy es una de las pocas constantes
fundamentales de la ciencia y la naturaleza.
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