FUSIÓN FRÍA

    Cuesta trabajo imaginar que los cientos de puntos de luz que podemos observar en el cielo nocturno son soles como el nuestro, pero que se encuentran a una distancia enorme de nuestro hogar planetario. Algunos de ellos son cientos de veces mas  grandes que nuestra estrella, volcando furiosamente al espacio ingentes cantidades  de energía.

    ¿De dónde sale toda esta energía?.  Hoy sabemos que la reacción responsable es la fusión (unión) de átomos de hidrógeno en helio. En la fusión, la masa de los protones y neutrones encerrados en los núcleos de helio es un poco menor que la masa de los neutrones y protones encerrados en los núcleos de hidrógeno ( a pesar de ser las mismas partículas y estar en las mismas cantidades). Esta pequeña diferencia de masa es la que se manifiesta en forma de energía desprendida, según la famosísima ecuación de Einstein E =mc2.

     Pero para que los núcleos de hidrógeno se unan, deben acercarse lo suficiente para que la fuerza nuclear fuerte “atrape” a los dos núcleos en uno solo (el nuevo núcleo de helio). Los núcleos tienen que acercarse tanto,  que su velocidad debe ser enorme. Y esto sólo ocurre a temperaturas tan elevadas como las que hay en el interior de nuestro Sol.

    Si el hombre fuera capaz de repetir el proceso en la Tierra, a pequeña escala y de forma segura,  tendríamos energía ilimitada por tiempo ilimitado. El problema es que todavía no sabemos como hacerlo.

    Se comprende el revuelo científico cuando M. Fleischmann y S. Pons, científicos estadounidenses, dan una conferencia de prensa en marzo de 1989 y anuncian, a bombo y platillo, que han logrado producir reacciones de fusión a temperatura ambiente, con un aparato relativamente sencillo y barato. Es lo que se denominó fusión fría: el preludio de energía ilimitada y (casi) gratis.

    El anuncio se hizo a espaldas de la comunidad científica, saltándose un paso fundamental del método científico: la publicación en revistas científicas. El paso es esencial, pues permite a otros expertos evaluar el trabajo realizado, tanto desde el punto de vista teórico (¿está de acuerdo sobre los principios conocidos de la ciencia?) como el experimental (¿los aparatos están bien construidos, el experimento bien diseñado y las medidas correctamente realizadas?).

   Así que se asistió a un baile de noticias sensacionalistas sobre la fusión fría; al mismo tiempo que los científicos trataban de reproducir los experimentos a partir de fotografías, información de prensa, etc. Entre desmentidos, confirmaciones parciales y ruedas de prensa de los autores, fue aumentando el escepticismo entre los científicos expertos.

   Al final se creó un comité de revisión de la fusión fría por el departamento de energía de Estados Unidos que determinó que la fusión fría no era posible. Resultado que se volvió a confirmar por un segundo comité en 2004.

  ¿Cómo puede saltar una noticia tan falsa a las portadas de los medios de comunicación mundiales?. Sencillamente, por la falta de conocimiento del público y de la prensa sobre cómo funciona la ciencia. Basta con decir que “los expertos dicen” o “se ha escrito”, para que el público piense que aquello tiene visos de realidad. Y cómo no se tienen conocimientos científicos y éstos son tan complejos, se tiende a darles credibilidad.

    Así que la fusión fría ha quedado como otra leyenda urbana de la ciencia, perseguida todavía por algunos científicos (sobre todo sus padres e investigadores que recibieron fondos) … como se sigue buscando al Yeti o al Sasquach.

    Y eso sin contar que “es el tema central de la película Spiderman-2”, como afirma la wikipedia.

VIERNES, 13

        El profesor Jorge Wagensberg Lubinsky es, además de un destacado profesor-investigador  en la universidad de Barcelona, un afamado divulgador del pensamiento científico y de la ciencia. En uno de sus libros podemos leer: “A lo mejor resulta que la pedagogía no existe”.

            Pero claro, el bueno de Jorge se refiere a la pedagogía como “conjunto de teorías que sirven para transmitir cualquier tipo de conocimiento” y la definición de pedagogía actual es “ciencia que se ocupa de la educación y la enseñanza”, que no es lo mismo.

Y más todavía en los tiempos que corren, en los que el “conocimiento” es el gran olvidado. Cada vez mas el objetivo en la escuela es educar, enseñar a ser competente en matemáticas (¡no a saber matemáticas!), que el alumno “aprenda a aprender”, etc. Al final, los pedagogos piensan (y nos dicen), que hay métodos de enseñar que funcionan en cualquier circunstancia que imaginar podamos para cualquier cosa que enseñar queramos.

Esto último es insostenible. Esto es algo que he comentado muchas veces con otros  profesores, sobre todo cuando te encuentras con otros colegas que son amigos tuyos y hay una buena cerveza de por medio.                                        

            Inauguro aquí una sección que titularé “cuentos pedagógicos”. Mi intención  es mostrar la falacia, con toques de humor, de estos errores pedagógicos.

Empezaré con una historia ficticia nacida de una conversación con un compañero con el que coincidí hace años y con nombres de alumnos ficticios….basados en hechos reales; pero que ilustran una primera reflexión: el acto de enseñar y aprender ocurre un situaciones únicas, con un profesor irrepetible que se encuentra con alumnos irrepetibles (¡cada uno de ellos!), con su ADN propio y sus vivencias propias; en un ambiente cultural concreto, con familias irrepetibles y en un grupo de clase también irrepetible y con un conocimiento concreto a transmitir.

Conclusión: no es posible la existencia de tales métodos generales.

“Viernes 13, quinta hora. Intento explicar en un curso de segundo, de cuya letra no quiero acordarme, cómo funciona el sistema endocrino. En el otro segundo he conseguido un éxito rotundo; me han aseteado a preguntas y sólo he podido escribir dos líneas del esquema que tenía preparado (y luego dicen algunos pedagogos que las clases hay que prepararlas al minuto).

Al hablar de las hormonas los enganché con la testosterona y el desarrollo de las características sexuales. El aluvión de preguntas dio para mucho: el peligro de los esteroides utilizados para aumentar la masa muscular en gimnasios, las hormonas para el aumento de pecho, el cambio de sexo, transexualidad y hombres embarazados... transversalidad en estado puro, que dirían los gurús de la logse.

Pero un  viernes a quinta hora nada puede funcionar en este segundo. La señorita Carmen intenta, como siempre, como en todas las clases; campar por sus respetos y se levanta otra vez. Canta, mira por la ventana, habla con la pared. Desesperado, le digo que se siente en mi silla y que no hable con mi botella de agua, que a la pobre le duele la cabeza. No le expulso de clase porque sería la tercera vez en tres clases consecutivas y es muy probable que me riñan si lo hago.

Me vuelvo a la pizarra, escribo una línea y, al girarme, me encuentro al grupo de Gonza (por González, al que apodo así cariñosamente  de vez en cuando y que conste que con su permiso, pues le hace sentir que es especial conmigo) desparramado por las sillas y las mesas, que han agrupado. Les aviso y los separo por todo el aula, en distintas mesas individuales.

Otras dos líneas más y el grupo de los que trabajan para aprobar ha desertado: Manu mira ensimismado  lo que hace Carmen (me ha cogido un folio sin mi permiso y dibuja), el otro Manuel mira al suelo, Jose está en la página equivocada, Merche juega con David e Isa mira al infinito y más allá.

Me derrumbo y admito la derrota.

- Léanse las páginas 54 a 60- digo, a sabiendas que no van a leer ni hacer nada- y hagan las actividades 3 a 6.

Carmen se levanta  y al grito de ¡barra libre!, corre a sentarse con el grupo de Gonza, que se ha reorganizado incluso antes de terminar mi frase.

Así que me siento e intento adelantar algo de trabajo mientras contemplo el desolador paisaje educativo, parando, eso sí, para advertir a una parejita que los cariñitos, por favor, que los dejen para el parquecito que hay  cerca del centro.”

¿Cuántos experimentos han hecho los científicos-pedagogos sobre la mejor manera de enseñar el funcionamiento del sistema endocrino en un grupo cómo este?. Apuesten a caballo ganador y acertarán.

GÉNESIS

     “Al principio Dios creó el cielo y la tierra. La tierra era algo informe y vacio, las tinieblas cubrían el abismo, y el soplo de Dios se aleteaba sobre las aguas.

     Y entonces Dios dijo. “Que exista la luz”.

                                                                     La Biblia: el Génesis

     Y la luz se hizo. Ese momento los físicos lo conocen como el big-bang, la gran explosión que dio origen a nuestro universo. La densidad de energía (energía por unidad de volumen) era enormemente alta y todo el universo estaba lleno de luz (energía radiante). Podríamos decir que el universo estaba formado por espacio vacío y energía.

     Al expandirse el universo y aumentar la cantidad de espacio vacío, el universo se enfrío. Y llegó a enfriarse tanto, que la energía colapsó en materia: primero en electrones y quarks, que se unieron formando protones y neutrones al continuar la expansión. Al proseguir el enfriamiento se formaron átomos de hidrógeno, helio y algo de litio, unos 300.000 años después del big-bang.

    Y así la oscuridad volvió al universo. Pero por poco tiempo. Las nubes de átomos que formaban las galaxias, condensaron en estrellas y, al hacerlo, la temperatura del centro de la estrella alcanzó el valor suficiente para que ocurrieran reacciones nucleares en su interior y se encendieron como luciérnagas en el espacio vacío. Y la luz volvió a la creación.

    Algunos millones de años después muchas de esas estrellas, las mas grandes, acabaron su combustible nuclear, el hidrógeno, y volvieron a contraerse, aumentando su temperatura y haciéndose muy calientes. Tan calientes, que ocurrieron nuevas reacciones nucleares que cocinaron elementos mas pesados: átomos de carbono, nitrógeno, oxígeno, hierro, surgieron de ellas. Durante el proceso las estrellas explotaban y enviaban al espacio estos átomos nuevos.

   Mucho después, El material expulsado por estas explosiones (novas, supernovas), junto con mas hidrógeno y helio del espacio, formó nuevas estrellas. Pero ahora con planetas a su alrededor . Y en uno de ellos, unos 14.000 millones de años después, unos primates curiosos ven la luz de las estrellas, observan y piensan sobre ella.

    También nosotros, los seres pensantes, somos objetos luminosos y no en sentido retórico o poético, sino literal. Emitimos luz, pero nuestra temperatura es tan baja, que emitimos luz infrarroja (IR). Luz que no podemos ver, ya que tienen demasiada poca energía para que nuestros ojos puedan detectarla. Nuestros ojos ven las partículas de la luz (los fotones) que tiene una energía mayor, la que corresponde a la luz visible (roja, azul, verde...). Por eso no vemos nuestra propia luz en un cuarto oscuro.

     Pero si la temperatura del cuerpo alcanza unos 600 ºC, éste emite luz de color rojo, como la de las brasas que podemos ver en el vídeo.

    Si la temperatura aumenta, por ejemplo, echando un papel que se quema, la luz emitida tiene mas energía y aparecen fotones de color azulado, verde (5.500 ºC) e incluso luz blanca. (mezcla de fotones de todos los colores).

     El proceso de emisión de luz de un cuerpo debido a su temperatura se llama radiación térmica y su ley fundamental es que la frecuencia de la radiación emitida ( y por tanto la energía del fotón emitido) aumenta con la temperatura.

     Es estimulante pensar lo poco luminosos que nos hizo Dios en un sentido físico y la potencia a la que brilla nuestra mente.

MASA NEGATIVA

Cuando explico ciencia en mis clases, siempre trato de huir de un  error muy extendido: dar la impresión de que la ciencia es infalible y que se desarrolla en pasos lógicos e inevitables, siguiendo un guión planificado. O bien de todo lo contrario: algún científico genial (si puede ser un científico loco en un laboratorio lleno de matraces de colores que echan humo, tipo Jerry Lewis, mejor) al  que se le ocurre una idea maravillosa.

Por eso considero imprescindible enseñar ciencia paralelamente a hablar de historia de la ciencia, transportando al alumno a la situación en la que surge la teoría o hecho físico del que estemos hablando.

Si no lo hacemos a sí, corremos el serio riesgo de que el alumno no entienda realmente en qué consiste la ciencia, especialmente en su carácter dialéctico (la realidad es la que dicta sentencia) y progresivo (los conocimientos nuevos se edifican a partir de los cimientos anteriores),

Consideremos la teoría del flogisto, muy extendida y de boga a principios del siglo XVII. Por aquella época se conocía muy bien que la calcinación, la quema a elevadas temperaturas en un horno, de sales de un metal conducía a la formación del correspondiente metal, que tiene menos masa que la sal de partida. Y al revés, la combustión del metal conduce a la formación de sales (óxidos), que tienen mayor masa que el metal original.

Hoy esos cambios de masas son fácilmente explicables: la oxidación incorpora oxígeno al metal , por lo que el óxido tiene mayor masa. La calcinación significa eliminar otros elementos de la sal y dejar sólo al metal, por lo que tiene menor masa que la sustancia original.

Pero.. ¿cómo se explicaban estos procesos en la segunda mitad del siglo dieciocho?. Según Stahl los metales tienen incorporados un sustancia asociada al fuego llamada flogisto. Al calcinar un una sal (una cal en la época)  se le une flogisto y se obtiene el metal. Al quemar un metal pierde el flogisto y se obtiene una sal. Por lo tanto, para Sthal un metal es una suma de una cal mas flogisto (de ahí el término calcinación, incorporación de cal).

Claro está que esta explicación nos lleva a una conclusión que hoy nos parece absurda: el flogisto debe tener masa negativa.

Pero no en 1700. Para ellos el fuego era un elemento mas (junto al aire, tierra y agua)  en la mas pura tradición aristotélica (por Aristóteles, filósofo griego dominador del pensamiento europeo durante dos mil años) y alquimista.

Pocas teorías pueden ser mas erróneas, pero hay que ponerse en su época. ¿Cómo no caer en el error, si crees que el fuego puede ser una sustancia (elemento) y sabes muy poco sobre la naturaleza del calor?, ¿es criticable que otros científicos hablaran de “aire flogisticado”, para referirse al nitrógeno por que en él no arden las cosas (no puede absorber mas flogisto), si la teoría explica bien muchas otras?.

La teoría del flogisto cayó cuando Lavoisier, en torno a 1800, mostró la importancia de pesar todas la sustancias que interviene en una reacción química como método de estudio de las mismas. Resultó muy fácil demostrar que la ganancia de masa en una combustión era debida a la incorporación del oxígeno al metal.

La medición de la masa se convirtió en un método habitual de trabajo, que permitió descubrir en muy poco tiempo las leyes básicas de la química.

Y la realidad dictó su sentencia: Lavoisier es el padre de la Química y hoy sólo unos pocos historiadores de la ciencia y algún friki de la historia de la ciencia como el que suscribe, saben algo de Stahl y su flogisto.