HUMOR CIENTÍFICO

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¿Con qué se cura la anemia? Con Fe

martes, 3 de noviembre de 2015

LA CIENCIA EMPIRICA

       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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