50 de las 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia por Isaac Asimov

A continución se enlista una selección de 50 de las 100 preguntas básicas sobre la ciencia a manera de referencia y que están posteadas en esta bitácora.

Isaac Asimov como divulgador de ciencia también dejó un legado importante, entre ellos 100 preguntas básicas sobre la ciencia. 

Se trata de un libro corto, de 250 páginas, que reúne 100 respuestas del científico estadounidense a otras tantas preguntas de los lectores de la revista norteamericana Science Digest, en la sección Please Explain (que al final pasaría a llamarse Isaac Asimov Explains), con la que el famoso científico colaboró durante 8 años. 

Cada mes, Asimov respondía a estas dudas del público, que podía tener amplios conocimientos en ciencia o no. Estas respuestas, en forma de ensayo de unas 500 palabras.

Asimov-50. Las partículas que se mueven más deprisa que la luz emiten radiación luminosa. ¿Cómo es posible, si no hay nada que se propague más deprisa que la luz?

Asimov-49. ¿Por qué la materia no puede moverse más deprisa que la velocidad de la luz? (Parte 2)

Asimov-48. ¿Por qué la materia no puede moverse más deprisa que la velocidad de la luz? (Parte 1)

Asimov-47. ¿Qué es, en pocas palabras, la teoría de la relatividad de Einstein?

Asimov-46. ¿Qué es la teoria del campo unificado?

Asimov-45. ¿Cuál es la velocidad de la gravitación?

Asimov-44. ¿Qué es la antigravedad? ¿Cómo puede estudiarse?

Asimov-43. En muchas novelas de ciencia ficción se leen cosas sobre «campos de fuerza» e «hiperespacio». ¿Qué son? ¿Existen realmente?

Asimov-42. ¿Qué quiere decir que el espacio está curvado?

Asimov-41. ¿Qué es la cuarta dimensión?

Asimov-40. ¿Cuál es la unidad de tiempo más pequeña posible?

Asimov-39. El tiempo, ¿es una ilusión o existe realmente? ¿Cómo habría que describirlo?

Asimov-38. ¿Qué es un físico teórico y qué tipo de trabajo hace?

Asimov-37. ¿Cuál será el fin de la Tierra?

Asimov-36. ¿Qué ocurre con las sondas planetarias después de pasar por un planeta? ¿A dónde van a parar?

Asimov-35. ¿Qué es el efecto «invernadero»?

Asimov-34. ¿De dónde vino el aire que respiramos?

Asimov-33. ¿Qué ocurriría si se derritieran los casquetes glaciares?

Asimov-32. ¿Hay de verdad oro en el océano?

Asimov-31. Los océanos ¿se están haciendo más salados? ¿Se harán algún día tan salados que maten toda la vida?

Asimov-30. ¿Cómo y cuándo se formaron los océanos?

Asimov-29. Supongamos que hay vida en Marte. ¿Merece realmente la pena ir hasta allí sólo para verla?

Asimov-28. ¿Hay vida en Marte?

Asimov-27. Ahora que ya hemos aIunizado seis veces en nuestro satélite, ¿qué hemos averiguado acerca de él?

Asimov-26. ¿Qué son esas concentraciones de masa que se han descubierto en la Luna?

Asimov-25. ¿Por qué Ia Luna muestra siempre la misma cara hacia la Tierra?

Asimov-23. ¿En qué difiere Plutón de todos los demás planetas?

Asimov-24. ¿Por qué los cometas tienen una cola?

Asimov-22. ¿Por qué todos los planetas ocupan aproximadamente el mismo plano orbital?

Asimov-21. Si la temperatura de la superficie solar es tan alta que está al blanco, ¿por qué las manchas solares son negras? Para ser negras tendrían que ser frías, y ¿cómo puede haber algo frío en el Sol?

Asimov-20. ¿Hasta cuándo podrá mantener eI SoI la vida en la Tierra?

Asimov-19. ¿Qué es el viento solar?

Asimov-18. ¿Qué ocurre con toda la energía emitida por las estrellas?

Asimov-17. ¿Hasta dónde puede llegar el proceso de fusión dentro de una estrella?

Asimov-16. ¿Qué temperatura puede alcanzar una estrella?

Asimov-15. ¿Qué es un agujero negro?

Asimov-14. Se dice que un centímetro cúbico de una estrella de neutrones pesa miles de millones de toneladas. ¿Cómo es posible?

Asimov-13. ¿Qué son los pulsares?

Asimov-12. ¿Qué es el polvo cósmico y de dónde viene?

Asimov-11. ¿Por qué se habla de la «baja temperatura del espacio»? ¿Cómo puede tener el espacio vacío una temperatura?

Asimov-10. ¿De dónde vino la sustancia del universo? ¿Qué hay más allá del borde del universo?

Asimov-9. ¿Cuántas partículas hay en el universo?

Asimov-8. ¿Qué ocurriría si una fuerza irresistible se enfrentase con un cuerpo inamovible?

Asimov-7 ¿Qué son los números primos y por qué les interesan a los matemáticos?

Asimov-6 ¿Qué son los números imaginarios?

Asimov-5 Qué diferencia hay entre los números ordinarios y los números binarios y cuáles son las ventajas de cada uno?

Asimov-4 ¿Qué dice el teorema de Gödel? ¿Demuestra que la verdad es inalcanzable?

Asimov-3 ¿Por qué dos o más científicos, ignorantes del trabajo de los otros, dan a menudo simultáneamente con la misma teoría?

Asimov-2 ¿Quién fue, en su opinión, el científico más grande que jamás existió?

Asimov-1 ¿Qué es el método científico?

Psiquiatría y robots

fuente: http://www.lanacion.com.ar/

Los electrodomésticos en 2014 no tendrán cables eléctricos y obtendrán su energía de baterías de larga duración.

La frase no pertenece a un gurú mediático de la actualidad ante los cortes de luz. Fue formulada por el escritor de ciencia ficción Isaac Asimov hace exactamente 50 años, en la Feria Mundial de Nueva York de 1964. El bioquímico ruso ya había escrito su célebre trilogía futurista Fundación y su libro Yo, robot , hacía públicas sus conjeturas sin imaginar que su mirada nerd del mundo sería la cultura dominante medio siglo después. Entre sus 10 predicciones anota varios aciertos, además de la vida inalámbrica: el 3D, la comida de diseño y la domótica figuran en su lista.

También, abre el juego fantástico a la vida social: "La humanidad sufrirá de aburrimiento, una enfermedad que ganará en intensidad. Esto tendrá consecuencias mentales y emocionales, y me atrevo a decir que la psiquiatría será la más importante especialidad médica en 2014". Acaso aquel tedio sea el reverso del estrés, la ansiedad y otros males de esta época de pleno auge de las neurociencia

Isaac Asimov su vision hacia el futuro

¿Libro de historia de Inglaterra?

Existe una colección de libros de historia de Isaac Asimov, está muy buena, y uno de los ejemplares está dedicado a Inglaterra, más o menos en el período de la edad media hasta siglo XVIII.

Es una lectura ligera, agradable y que da información básica.

La Formación De Inglaterra, es un enlace ubicado en librosgratis.webito.com para descargar la versión en word.

Asimov, Isaac - La Formación de Inglaterra

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Asimov-50

Las partículas que se mueven más deprisa que la luz emiten radiación luminosa. ¿Cómo es posible, si no hay nada que se propague más deprisa que la luz?
A menudo se oye decir que las partículas no pueden moverse «más deprisa que la luz» y que la «velocidad de la luz» es el límite último de velocidad.
Pero decir esto es decir las cosas a medias, porque la luz viaja a velocidades diferentes según el medio en que se mueve. Donde más deprisa se mueve la luz es en el vacío: allí lo hace a 299.793 kilómetros por segundo. Éste es el límite último de velocidades.
Por consiguiente, para ser precisos habría que decir que las partículas no pueden moverse «más deprisa que la velocidad de la luz en el vacío».
Cuando la luz se mueve a través de un medio transparente, siempre lo hace más despacio que en el vacío, y en algunos casos mucho más despacio. Cuanto más despacio se mueva en un medio dado, tanto mayor es el ángulo con que se dobla (refracta) al entrar en ese medio desde el vacío y con un ángulo oblicuo. La magnitud de ese doblamiento viene definida por lo que se denomina el «índice de refracción».
Si dividimos la velocidad de la luz en el vacío por el índice de refracción de un medio dado, lo que obtenemos es la velocidad de la luz en dicho medio. El índice de refracción del aire, a la presión y temperatura normales, es aproximadamente 1,003, de modo que la velocidad de la luz en el aire es 299.793 dividido por 1,0003 ó 299.703 kilómetros por segundo. Es decir, 90 kilómetros por segundo menos que la velocidad de la luz en el vacío.
El índice de refracción del agua es 1,33, del vidrio corriente 1,7 y del diamante 2,42. Esto significa que la luz se mueve a 225.408 kilómetros por segundo por el agua, a 176.349 kilómetros por segundo por el vidrio y a sólo 123.881 kilómetros por segundo por el diamante.
Las partículas no pueden moverse a más de 299.793 kilómetros por segundo, pero desde luego sí a 257.500 kilómetros por segundo, pongamos por caso, incluso en el agua. En ese momento están moviéndose por el agua a una velocidad mayor que la de la luz en el agua. Es más, las partículas pueden moverse más deprisa que la luz en cualquier medio excepto el vacío.
Las partículas que se mueven más deprisa que la luz en un determinado medio distinto del vacío emiten una luz azul que van dejando tras de sí como si fuese una cola. El ángulo que forman los lados de esta cola con la dirección de la partícula depende de la diferencia entre la velocidad de la partícula y la de la luz en ese medio.
El primero que observó esta luz azul emitida por las partículas más veloces que la luz fue un físico ruso llamado Pavel A. Cerenkov, que anunció el fenómeno en 1934. Esa luz se denomina, por tanto, «radiación de Cerenkov». En 1937, otros dos físicos rusos, Eya M. Frank e Igor Y. Tamm, explicaron la existencia de esta luz, relacionándola con las velocidades relativas de la partícula y de la luz en el medio de que se tratara. Como resultado de ello, los tres recibieron en 1958 el Premio Nóbel de Física.
Para detectar dicha radiación y medir su intensidad y la dirección con que se emite se han diseñado instrumentos especiales, llamados «contadores de Cerenkov».
Los contadores de Cerenkov son muy útiles porque sólo son activados por partículas muy rápidas y porque el ángulo de emisión de la luz permite calcular fácilmente su velocidad. Los rayos cósmicos muy energéticos se mueven a una velocidad tan próxima a la de la luz en el vacío, que producen radiación de Cerenkov incluso en el aire.
Los taquiones, partículas hipotéticas que sólo se pueden mover más de prisa que la luz en el vacío, dejarían un brevísimo relámpago de radiación de Cerenkov incluso en el vacío. Las esperanzas que tienen los físicos de probar la existencia real de los taquiones se cifran en detectar precisamente esa radiación de Cerenkov (suponiendo que existan, claro está).

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-49. ¿Por qué la materia no puede moverse más deprisa que la velocidad de la luz? (Parte 2)

Las explicaciones anteriores no dejaron sentada del todo la cuestión, sino que plantearon dudas e incitaron a muchos a formular por carta nuevas preguntas. Algunos preguntaban: «¿Por qué se convierte la energía en masa y no en velocidad?» o «¿Por qué se propaga la luz a 299.793 kilómetros por segundo y no a otra velocidad?»
Hoy por hoy, la única respuesta posible a esas preguntas es: «Porque así es el universo».
Otros preguntaban: «¿Cómo aumenta la masa?» Esto ya es más fácil. No es que aumente el número de átomos, que sigue siendo el mismo, sino que es la masa de cada átomo (en realidad de cada partícula dentro del átomo) la que aumenta.
Hubo quienes preguntaron si no sería posible aumentar los recursos terrestres a base de mover la materia muy deprisa, doblando así su masa. De ese modo tendríamos justamente el doble.
No es cierto. El aumento de masa no es «real». Es una cuestión de medida. La velocidad sólo adquiere significado como medida relativa a algo: a la persona que efectúa la medida, pongamos por caso. Lo único que cuenta es la medición. Ni tú ni yo podemos medir materia que se mueve más deprisa que la luz.
Pero supón que te agarras a esa materia que acabas de comprobar que tiene el doble de su masa normal y que la quieres utilizar para un fin determinado. Al moverte junto con ella, su velocidad con respecto a ti es cero y de pronto su masa es otra vez la normal.
Si pasas como un relámpago al lado de tu amigo a una velocidad próxima a la de la luz, verías que su masa es enorme y él vería igual de enorme la tuya. Tanto tú corno él pensaríais que vuestra propia masa era normal.
Preguntaréis: «¿Pero cuál de los dos ha aumentado realmente de masa?» La respuesta es: «Depende de quién haga la medida». No hay «realmente» que valga; las cosas son tal como son medidas con respecto a algo y por alguien. De ahí el nombre de teoría de la «relatividad».
Nosotros pensamos que estamos cabeza arriba y que los australianos están cabeza abajo. Los australianos piensan lo mismo pero al revés. ¿Cuál de las dos visiones es «realmente» la correcta? Ninguna de las dos. No hay «realmente» que valga. Depende de en qué punto de la Tierra nos encontremos. Todo es relativo.
Hubo también lectores que preguntaron: «Si la masa aumenta con la velocidad, ¿no se haría cero cuando el objeto estuviera absolutamente quieto?» Pero es que no hay el «absolutamente quieto». Sólo hay «reposo relativo». Una cosa puede estar en reposo en relación con otra. Cuando un objeto está en reposo en relación con la persona que efectúa la medida, posee una cierta masa mínima denominada «masa en reposo». La masa no puede ser menor que eso.
A velocidades relativas grandes no sólo aumenta la masa de un objeto, sino que disminuye también la longitud del mismo en la dirección del movimiento y se retrasa el paso del tiempo por dicho objeto.
Y si preguntamos que por qué, la respuesta es: «Porque si no fuese así, la velocidad de la luz no sería la velocidad máxima para la materia.»

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-48. ¿Por qué la materia no puede moverse más deprisa que la velocidad de la luz? (Parte 1)

La energía suministrada a un cuerpo puede influir sobre él de distintas maneras. Si un martillo golpea a un clavo en medio del aire, el clavo sale despedido y gana energía cinética o, dicho de otro modo, energía de movimiento. Si el martillo golpea sobre un clavo incrustado en madera dura e incapaz por tanto de moverse, el clavo seguirá ganando energía, pero en forma de calor.
Albert Einstein demostró en su teoría de la relatividad que la masa cabía contemplarla como una forma de energía (y el invento de la bomba atómica probó que estaba en lo cierto). Al añadir energía a un cuerpo, esa energía puede aparecer por tanto en la forma de masa, o bien en otra serie de formas.
En condiciones ordinarias, la ganancia de energía en forma de masa es tan increíblemente pequeña, que sería imposible medirla. Fue en el siglo xx —con la observación de partículas subatómicas que se movían a velocidades de decenas de miles de kilómetros por segundo— cuando se empezaron a encontrar aumentos de masa que eran suficientemente grandes para poder detectarlos. Un cuerpo que se moviera a unos 260.000 kilómetros por segundo respecto a nosotros mostraría una masa dos veces mayor que en reposo (siempre respecto a nosotros).
La energía que se comunica a un cuerpo libre puede integrarse en él de dos maneras distintas: 1) en forma de velocidad, con lo cual aumenta la rapidez del movimiento, y 2) en forma de masa, con lo cual se hace «más pesado». La división entre estas dos formas de ganancia de energía, tal como la medimos nosotros, depende en primer lugar de la velocidad del cuerpo (medida, una vez más, por nosotros).
Si el cuerpo se mueve a velocidades normales, prácticamente toda la energía se incorpora en forma de velocidad: el cuerpo se mueve más aprisa sin sufrir apenas ningún cambio de masa.
A medida que aumenta la velocidad del cuerpo (y suponiendo que se sigue inyectando constantemente energía) es cada vez menos la energía que se convierte en velocidad y más la que se transforma en masa. Observamos que aunque el cuerpo siga moviéndose cada vez más rápido, el ritmo de aumento de velocidad decrece. Como contrapartida notamos que gana masa a un ritmo ligeramente mayor.
Al aumentar aún más la velocidad y acercarse a los 299.793 kilómetros por segundo, que es la velocidad de la luz en el vacío, casi toda la energía añadida entra en forma de masa. Es decir, la velocidad del cuerpo aumenta muy lentamente, pero ahora es la masa la que sube a pasos agigantados. En el momento en que se alcanza la velocidad de la luz, toda la energía añadida aparece en forma de masa adicional.
El cuerpo no puede sobrepasar la velocidad de la luz, porque para conseguirlo hay que comunicarle energía adicional, y a la velocidad de la luz toda esa energía, por mucha que sea, se convertirá en nueva masa, con lo cual la velocidad no aumentará ni un ápice.
Todo esto no es «pura teoría». Los científicos han observado con todo cuidado durante años las partículas subatómicas. En los rayos cósmicos hay partículas de energía increíblemente alta, pero por mucho que aumenta su masa, la velocidad nunca llega a la de la luz en el vacío. La masa y la velocidad de las partículas subatómi­cas son exactamente como predice la teoría de la relatividad, y la velocidad de la luz es una velocidad máxima como una cuestión de hecho, no en virtud de simples especulaciones.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-47. ¿Qué es, en pocas palabras, la teoría de la relatividad de Einstein?

Según las leyes del movimiento establecidas por primera vez con detalle por Isaac Newton hacia 1680-89, dos o más movimientos se suman de acuerdo con las reglas de la aritmética elemental. Supongamos que un tren pasa a nuestro lado a 20 kilómetros por hora y que un niño tira desde el tren una pelota a 20 kilómetros por hora en la dirección del movimiento del tren. Para el niño, que se mueve junto con el tren, la pelota se mueve a 20 kilómetros por hora. Pero para nosotros, el movimiento del tren y el de la pelota se suman, de modo que la pelota se moverá a la velocidad de 40 kilómetros por hora.
Como veis, no se puede hablar de la velocidad de la pelota a secas. Lo que cuenta es su velocidad con respecto a un observador particular. Cualquier teoría del movimiento que intente explicar la manera en que las velocidades (y fenómenos afines) parecen variar de un observador a otro sería una «teoría de la relatividad».
La teoría de la relatividad de Einstein nació del siguiente hecho: lo que funciona para pelotas tiradas desde un tren no funciona para la luz. En principio podría hacerse que la luz se propagara, o bien a favor del movimiento terrestre, o bien en contra de él. En el primer caso parecería viajar más rápido que en el segundo (de la misma manera que un avión viaja más aprisa, en relación con el suelo, cuando lleva viento de cola que cuando lo lleva de cara). Sin embargo, medidas muy cuidadosas demostraron que la velocidad de la luz nunca variaba, fuese cual fuese la naturaleza del movimiento de la fuente que emitía la luz.
Einstein dijo entonces: supongamos que cuando se mide la velocidad de la luz en el vacío, siempre resulta el mismo valor (unos 299.793 kilómetros por segundo), en cualesquiera circunstancias. ¿Cómo podemos disponer las leyes del universo para explicar esto?
Einstein encontró que para explicar la constancia de la velocidad de la luz había que aceptar una serie de fenómenos inesperados.
Halló que los objetos tenían que acortarse en la dirección del movimiento, tanto más cuanto mayor fuese su velocidad, hasta llegar finalmente a una longitud nula en el límite de la velocidad de la luz; que la masa de los objetos en movimiento tenía que aumentar con la velocidad, hasta hacerse infinita en el límite de la velocidad de la luz; que el paso del tiempo en un objeto en movimiento era cada vez más lento a medida que aumentaba la velocidad, hasta llegar a pararse en dicho límite; que la masa era equivalente a una cierta cantidad de energía y viceversa.
Todo esto lo elaboró en 1905 en la forma de la «teoría especial de la relatividad», que se ocupaba de cuerpos con velocidad constante. En 1915 extrajo consecuencias aún más sutiles para objetos con velocidad variable, incluyendo una descripción del comportamiento de los efectos gravitatorios. Era la «teoría general de la relatividad».
Los cambios predichos por Einstein sólo son notables a grandes velocidades. Tales velocidades han sido observadas entre las partículas subatómicas, viéndose que los cambios predichos por Einstein se daban realmente, y con gran exactitud. Es más, sí la teoría de la relatividad de Einstein fuese incorrecta, los aceleradores de partículas no podrían funcionar, las bombas atómicas no explotarían y habría ciertas observaciones astronómicas imposibles de hacer.
Pero a las velocidades corrientes, los cambios predichos son tan pequeños que pueden ignorarse. En estas circunstancias rige la aritmética elemental de las leyes de Newton; y como estamos acostumbrados al funcionamiento de estas leyes, nos parecen ya de «sentido común», mientras que la ley de Einstein se nos antoja «extraña».

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-46. ¿Qué es la teoria del campo unificado?

A mediados del siglo xix se conocían cuatro fenómenos que eran capaces de hacerse notar a través del vacío. Eran: 1) gravitación, 2) luz, 3) atracción y repulsión eléctricas, y 4) atracción y repulsión magnéticas.
Al principio parecía que los cuatro fenómenos eran completamente independientes, que no tenían necesariamente ninguna conexión entre sí. Pero entre 1864 y 1873 el físico teórico escocés J. Clerk Maxwell analizó matemáticamente los fenómenos eléctricos y magnéticos, encontrando ciertas relaciones básicas (las «ecuaciones de Maxwell») que describían tanto los fenómenos eléctricos como los magnéticos y que demostraban que los unos dependían de los otros. No había ningún efecto eléctrico que no fuese acompañado de un determinado efecto magnético, y viceversa. En otras palabras, podía hablarse de un «campo electromagnético», que se extendía a través del vacío y que, por contacto, influía sobre los cuerpos de acuerdo con la intensidad del campo en ese punto del espacio.
Maxwell demostró también que haciendo oscilar de manera regular a este campo se originaba una radiación que se alejaba de la fuente de oscilación a la velocidad de la luz en todas direcciones. La luz propiamente dicha era una de esas «radiaciones electromagnéticas» y Maxwell predijo la existencia de formas de luz con longitudes de onda mucho más pequeñas y mucho más grandes que la de la luz ordinaria. Esas otras formas de luz fueron descubiertas a lo largo de los veinte años siguientes, y hoy día se habla de todo un «espectro electromagnético».
Así pues, de los cuatro fenómenos mencionados al principio, tres (electricidad, magnetismo y luz) quedaron fundidos en un único campo. Pero quedaba aún la gravedad por explicar. Estaban 1) el campo electromagnético y 2) el campo gravitatorio, que al parecer seguían siendo dos campos independientes.
Los físicos, sin embargo, pensaban que sería mucho más bonito que hubiese un solo campo (esa es la «teoría del campo unificado»); y así empezaron a buscar la manera de describir los efectos electromagnéticos y los gravitatorios de modo que la existencia de unos pudiera utilizarse para describir la naturaleza de la existencia de los otros.
Pero aunque se descubriesen unas ecuaciones que combinaran los efectos electromagnéticos y los gravitatorios, no lograrían del todo proporcionar —según los criterios actuales— un campo auténticamente unificado. Después de 1935 se descubrieron dos nuevos tipos de campo que sólo afectan a las partículas subatómicas y, además, sólo a distancias inferiores al diámetro de un núcleo atómico. Son la «interacción nuclear fuerte» y la «interacción nuclear débil».
Un auténtico campo unificado tendría que dar cuenta de los cuatro campos que hoy se conocen.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-45. ¿Cuál es la velocidad de la gravitación?

Una manera más larga, pero quizá más clara, de plantear la cuestión es ésta: supongamos que el Sol dejara de pronto de existir y se desvaneciera en la nada. ¿Cuánto tiempo pasaría antes de que la Tierra dejara de verse solicitada por su campo gravitatorio?
Una pregunta parecida podría ser: ¿Cuánto tiempo después de la desaparición del Sol dejaría la Tierra de recibir su luz?
La respuesta a la segunda pregunta la conocemos muy bien. Sabemos que el Sol se halla a poco menos de 150 millones de kilómetros de la Tierra y también que la luz se propaga a 299.793 kilómetros por segundo en el vacío. El último rayo de luz que abandonara el Sol, justo antes de desaparecer, tardaría 8,3 minutos en llegar a la Tierra. O digámoslo así: al Sol lo veríamos desaparecer 8,3 minutos más tarde de haber desaparecido realmente.
El motivo de que sea fácil contestar esta pregunta acerca de la luz es que hay una serie de métodos para medir efectivamente su velocidad de propagación. Tales mediciones son viables gracias a que podemos detectar cambios en la debilísima luz emitida por los cuerpos celestes remotos, y gracias también a que somos capaces de producir haces de luz muy intensos.
Con los campos gravitatorios no tenemos esas ventajas. Es muy difícil estudiar pequeños cambios en campos gravitatorios débiles, y además no sabemos producir, aquí en la Tierra, efectos gravitatorios intensos que se extiendan a grandes distancias.
Así, que hay que recurrir a la teoría. Hay cuatro tipos de interacción en el universo: 1) nucleares fuertes, 2) nucleares débiles, 3) electromagnéticas, y 4) gravitatorias. Las dos primeras son de corto alcance y decrecen muy rápidamente con la distancia. A distancias superiores a la anchura de un núcleo atómico, las interacciones nucleares son tan débiles que pueden ignorarse. Las interacciones electromagnéticas y gravitatorias son, por el contrario, de largo alcance. Decrecen sólo con el cuadrado de la distancia, lo cual quiere decir que se dejan sentir a distancias astronómicas.
Los físicos creen que cualquier interacción entre dos cuerpos tiene lugar por intercambio de partículas sub-atómicas. Cuanto mayor sea la masa de la partícula de intercambio, menor será el alcance de la interacción. La interacción nuclear fuerte, por ejemplo, resulta del intercambio de piones, que tienen una masa 270 veces más grande que la de los electrones. La interacción nuclear débil tiene lugar por intercambio de partículas más pesadas aún: las partículas W (que, por cierto, no han sido detectadas aún).
Si las partículas de intercambio no tienen masa, la interacción tiene un alcance máximo, y esto es lo que ocurre con la interacción electromagnética. La partícula de intercambio es en este caso el fotón, que no tiene masa. Una corriente de estos fotones carentes de masa constituye un haz de luz o de radiaciones afines. La interacción gravitatoria, que tiene un alcance tan grande como la electromagnética, ha de implicar una partícula de intercambio carente también de masa: lo que se llama el gravitón.
Pero los físicos tienen buenas razones para suponer que las partículas sin masa no pueden viajar por el vacío a una velocidad superior a la de la luz; es decir, a 299.793 kilómetros por segundo, ni más ni menos.
Si es así, los gravitones viajan exactamente a la velocidad de los fotones. Lo cual significa que los últimos gravitones que emitiera el Sol al desaparecer llegarían hasta nosotros junto con los últimos fotones. En el momento en que dejásemos de ver el Sol, dejaríamos también de estar bajo su atracción gravitatoria.
En resumen, la gravitación se propaga a la velocidad de la luz.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-44. ¿Qué es la antigravedad? ¿Cómo puede estudiarse?

Hay dos tipos de campos —los electromagnéticos y los gravitatorios— cuya intensidad decrece con el cuadrado de la distancia. Esta disminución de intensidad es suficientemente lenta para permitir que un campo electromagnético o gravitatorio sea detectable a grandes distancias. La Tierra está firmemente sujeta por el campo gravitatorio solar, pese a que el Sol está a 150 millones de kilómetros.
Sin embargo, el campo gravitatorio es, con mucho, el más débil de los dos. El campo electromagnético creado por un electrón es algo así como cuatro septillones más intenso que su campo gravitatorio.
Claro está que, parecer, sí parecen intensos los campos gravitatorios. Cada vez que nos caemos experimentamos dolorosamente la intensidad del campo gravitatorio terrestre. Pero es sólo porque la Tierra tiene un tamaño inmenso. Cada fragmento diminuto contribuye a ese campo, y al final la suma es ingente.
Pero suponed que cogemos 100 millones de electrones (que, juntados en un punto, ni siquiera se verían al microscopio) y los dispersamos por un volumen del tamaño de la Tierra. El campo electromagnético resultante sería igual al campo gravitatorio de toda la Tierra.
¿Por qué no notamos más los campos electromagnéticos que los gravitatorios?
Aquí es donde surge otra diferencia. Hay dos clases de carga eléctrica, llamadas positiva y negativa, de modo que un campo electromagnético puede resultar en una atracción (entre una carga positiva y otra negativa) o en una repulsión (entre dos positivas o entre dos negativas). De hecho, si la Tierra no contuviera otra cosa que esos 100 millones de electrones, éstos se repelerían y se dispersarían en todas direcciones.
Las fuerzas de atracción y repulsión electromagnéticas sirven para mezclar a fondo las cargas positivas y negativas, de modo que el efecto de éstas se anula en definitiva. Aquí y allá es posible que surjan pequeñísimos excesos o defectos de electrones, y los campos electromagnéticos que nosotros estudiamos son precisamente los correspondientes a estos desplazamientos.
El campo gravitatorio, por el contrario, parece ser que sólo produce fuerzas de atracción. Cualquier objeto que posea masa atrae a cualquier otro que también la posea, y a medida que se acumula la masa aumenta también la intensidad del campo gravitatorio, sin cancelación alguna.
Si un objeto con masa repeliera a otro objeto (dotado también de masa) con la misma intensidad y de la misma manera que se atraen dichos objetos en las condiciones gravitatorias normales, lo que tendríamos sería «antigravedad» o «gravedad negativa».
Jamás se ha detectado una repulsión gravitatoria de este tipo, pero quizá sea porque todos los objetos que podemos estudiar con detalle están constituidos por partículas ordinarias.
Pero además de las partículas ordinarias están las «antipartículas», que son iguales que aquéllas, salvo que el campo electromagnético está invertido. Si una partícula dada tiene carga negativa, la correspondiente antipartícula la tiene positiva. Y puede ser que el campo gravitatorio de las antipartículas también esté invertido. Dos antipartículas se atraerían gravitatoriamente igual que dos partículas, pero una antipartícula y una partícula se repelerían.
Lo malo es que los campos gravitatorios son tan débiles, que en partículas o antipartículas sueltas es imposible detectarlos, como no sea en masas grandes. Masas grandes de partículas sí tenemos, pero en cambio nadie ha reunido una masa apreciable de antipartículas. Ni tampoco ha sugerido nadie un modo alternativo, y práctico, de detectar los efectos antigravitatorios.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-43. En muchas novelas de ciencia ficción se leen cosas sobre «campos de fuerza» e «hiperespacio». ¿Qué son? ¿Existen realmente?

Toda partícula subatómica da lugar a por lo menos una de cuatro clases distintas de influencias: la gravitatoria, la electromagnética, la nuclear débil y la nuclear fuerte. Cualquiera de ellas se extiende desde su fuente de origen en la forma de un «campo» que, en teoría, permea el universo entero. Los campos de un gran número de partículas juntas pueden sumar sus influencias y crear un campo resultante muy intenso. El campo gravitatorio es, con mucho, el más débil de los cuatro, pero el del Sol (cuerpo compuesto por un número enorme de partículas) es muy fuerte, precisamente por la razón anterior.
Dos partículas colocadas dentro de un campo pueden moverse al encuentro una de otra o alejarse entre sí, según sea la naturaleza de las partículas y del campo; y además lo harán con una aceleración que depende de la distancia entre ambas. La interpretación que se suele dar a estas aceleraciones es que están producidas por «fuerzas», con lo cual se habla de «campos de fuerza». En este sentido, existen realmente.
Ahora bien, los campos de fuerza que conocemos tienen siempre por origen la materia y no existen en ausencia de ella, mientras que en los relatos de ciencia-ficción es a veces muy útil imaginar la construcción de intensos campos de fuerza sin materia. El novelista puede así convertir una sección del vacío en una barrera contra partículas y radiación. ¡Igual que si fuese una lámina de acero de seis pies de espesor. Tendría todas las fuerzas interatómicas, pero ninguno de los átomos que las crean. Esos «campos de fuerza libres de materias» son un recurso muy útil de la ciencia-ficción, pero sin base alguna en la ciencia actual.
El «hiperespacio» es otro recurso útil de la ciencia-ficción: un artificio para burlar la barrera de la velocidad de la luz.
Para ver cómo funciona, pensad en una hoja de papel plana y muy grande, en la que hay dos puntos a seis pies uno de otro. Imaginad ahora un lentísimo caracol que sólo pueda caminar un pie a la hora. Está claro que tardará seis horas en pasar de un punto al otro.
Pero suponed que cogemos ahora esa hoja de papel, que en esencia es bidimensional, y la doblamos por la tercera dimensión, poniendo casi en contacto los dos puntos. Si la distancia es ahora de sólo una décima de pulgada y si el caracol es capaz de cruzar de algún modo el espacio que queda entre los dos trozos de papel así doblados, podrá pasar de un punto a otro en medio minuto exactamente.
Vayamos ahora con la analogía. Si tenemos dos estrellas que distan cincuenta años-luz entre sí, una nave espacial que vuele a la máxima velocidad (la de la luz) tardará cincuenta años en ir de una a otra (referidos a alguien que se encuentre en cualquiera de estos dos sistemas estelares). Todo esto crea numerosas complicaciones, pero los escritores de ciencia-ficción han descubierto un modo de simplificar los argumentos, y es pretender que la estructura del espacio (en esencia tridimensional) puede doblarse por una cuarta dimensión espacial, dejando así entre las dos estrellas un vano cuadridimensional muy pequeño. La nave cruza entonces ese estrecho y se presenta en la estrella en un santiamén.
Los matemáticos acostumbran a hablar de los objetos de cuatro dimensiones como si se tratara de objetos análogos tridimensionales y añadiendo luego el prefijo «hiper», palabra griega que significa «por encima de», «más allá de». Un objeto cuya superficie dista lo mismo del centro en las cuatro dimensiones es una «hiperesfera». Y de la misma manera podemos obtener el «hipertetraedro», el «hipercubo» y el «hiperelipsoide». Con este convenio podemos llamar «hiperespacio» a ese vano cuadridimensional entre las estrellas.
Pero ¡viva el cielo!, que por muy útil que le sea al escritor de ciencia-ficción el hiperespacio, nada hay en la ciencia actual que demuestre la existencia de tal cosa, salvo como abstracción matemática.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-42. ¿Qué quiere decir que el espacio está curvado?

Al leer, así, de pronto, que la teoría de la relatividad de Einstein habla del «espacio curvado», uno quizá tiene todo derecho a sentirse desconcertado. El espacio vacío ¿cómo puede, ser curvo? ¿Cómo se puede doblar el vacío?
Para verlo, imaginemos que alguien observa, desde una nave espacial, un planeta cercano. El planeta está cubierto todo él por un profundo océano, de modo que es una esfera de superficie tan pulida como la de una bola de billar. Y supongamos también que por este océano planetario navega un velero a lo largo del ecuador, rumbo este.
Imaginemos ahora algo más. El planeta es completamente invisible para el observador. Lo único que ve es el velero. Al estudiar su trayectoria comprueba con sorpresa que el barco sigue un camino circular. Al final, regresará al punto de partida, habiendo descrito entonces una circunferencia completa.
Si el barco cambia de rumbo, ya no será una circunferencia perfecta. Pero por mucho que cambie de rumbo, por mucho que vire y retroceda, la trayectoria se acoplará perfectamente a la superficie de una esfera.
De todo ello el observador deducirá que en el centro de la esfera hay una fuerza gravitatoria que mantiene al barco atado a una superficie esférica invisible. O también podría deducir que el barco está confinado a una sección particular del espacio y que esa sección está curvada en forma de esfera. O digámoslo así: la elección está entre una fuerza y una geometría espacial.
Diréis que la situación es imaginaria, pero en realidad no lo es. La Tierra describe una elipse alrededor del Sol, como si navegara por una superficie curvada e invisible, y para explicar la elipse suponemos que entre el Sol y la Tierra hay una fuerza gravitatoria que mantiene a nuestro planeta en su órbita.
Pero suponed que en lugar de ello consideramos una geometría espacial. Para definirla podríamos mirar, no el espacio en sí, que es invisible, sino la manera en que los objetos se mueven en él. Si el espacio fuese «plano», los objetos se moverían en líneas rectas; si fuese «curvo», en líneas curvas.
Un objeto de masa y velocidad dadas, que se mueva muy alejado de cualquier otra masa, sigue de hecho una trayectoria casi recta. Al acercarse a otra masa, la trayectoria se hace cada vez más curva. La masa, al parecer, curva el espacio; cuanto mayor y más próxima, más acentuada será la curvatura.
Quizá parezca mucho más conveniente y natural hablar de la gravitación corno una fuerza, que no como una geometría espacial... hasta que se considera la luz. La luz no tiene masa, y según las viejas teorías no debería verse afectada por la fuerza gravitatoria. Pero si la luz viaja por el espacio curvado, también debería curvarse su trayectoria. Conociendo la velocidad de la luz se puede calcular la deflexión de su trayectoria al pasar cerca de la ingente masa del Sol.
En 1919 se comprobó esta parte de la teoría de Einstein (anunciada tres años antes) durante un eclipse de Sol. Para ello se comparó la posición de las estrellas próximas al Sol con la posición registrada cuando el Sol no se hallaba en esa parte de los cielos. La teoría de Einstein quedó confirmada y desde entonces es más exacto hablar de la gravedad en función del espacio curvado, que no en función de una fuerza.
Sin embargo, justo es decir que ciertas medidas, muy delicadas, de la forma del Sol, realizadas en 1967, pusieron en duda la teoría de la gravitación de Einstein. Para ver lo que pasará ahora y en el futuro habrá que esperar.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-41. ¿Qué es la cuarta dimensión?

La palabra «dimensión» viene de un término latino que significa «medir completamente». Vayamos, pues, con algunas medidas.
Supongamos que tienes una línea recta y que quieres marcar sobre ella un punto fijo X, de manera que cualquier otra persona pueda encontrarlo con sólo leer tu descripción. Para empezar, haces una señal en cualquier lugar de la línea y la llamas «cero». Mides luego y compruebas que X está exactamente a dos pulgadas de la marca del cero. Si está a uno de los lados, convienes en llamar a esa distancia + 2; si está al otro, - 2.
El punto queda así localizado con un solo número, siempre que los demás acepten esas «convenciones»: dónde está la marca del cero, y qué lado es más y cuál menos.
Como para localizar un punto sobre una línea sólo se necesita un número, la línea, o cualquier trozo de ella es «uni‑dimensional» («un solo número para medir completamente»).
Pero supón que tienes una gran hoja de papel y que quieres localizar en ella un punto fijo X. Empiezas en la marca del cero y compruebas que está a cinco pulgadas... ¿pero en qué dirección? Lo que puedes hacer es descomponer la distancia en dos direcciones. Tres pulgadas al norte y cuatro al este. Sí llamamos al norte más y al sur menos y al este más y al oeste menos, podrás localizar el punto con dos números: +3, +4.
O también puedes decir que está a cinco pulgadas del cero y a un ángulo de 36,87º de la línea este-oeste. De nuevo dos números: 5 y 36,87º. Hagas lo que hagas, siempre necesitarás dos números para localizar un punto fijo en un plano. Un plano, o cualquier trozo de él, es bidimensional.
Supón ahora que lo que tienes es un espacio como el interior de una habitación. Un punto fijo X lo podrías localizar diciendo que está a cinco pulgadas, por ejemplo, al norte de la marca cero, dos pulgadas al éste de ella y 15 pulgadas por encima de ella. O también dando una distancia y dos ángulos. Hagas lo que hagas, siempre necesitarás tres números para localizar un punto fijo en el interior de una habitación (o en el interior del universo) .
La habitación, o el universo, son, por tanto, tridimensionales.
Supongamos que hubiese un espacio de naturaleza tal, que se necesitaran cuatro números, o cinco, o dieciocho, para localizar un punto fijo en él. Sería un espacio cuadridimensional, o de cinco dimensiones, o de dieciocho dimensiones. Tales espacios no existen en el universo ordinario, pero los matemáticos sí pueden concebir estos «hiperespacios» y calcular qué propiedades tendrían las correspondientes figuras matemáticas. E incluso llegan a calcular las propiedades que se cumplirían para cualquier espacio dimensional: lo que se llama «geometría n‑dimensional».
Pero, ¿y si lo que estamos manejando son puntos, no fijos, sino variables en el tiempo? Si queremos localizar la posición de un mosquito que está volando en una habitación, tendremos que dar los tres números que ya conocemos: norte-sur, este-oeste y arriba-abajo. Pero luego tendríamos que añadir un cuarto número que representara el tiempo, porque el mosquito habrá ocupado esa posición espacial sólo durante un instante, y ese instante hay que identificarlo.
Lo mismo vale para todo cuanto hay en el universo. Tenemos el espacio, que es tridimensional, y hay que añadir el tiempo para obtener un «espacio-tiempo» cuadridimensional. Pero dándole un tratamiento diferente que a las tres «dimensiones espaciales». En ciertas ecuaciones clave en las que los símbolos de las tres dimensiones espaciales tienen signo positivo, el símbolo del tiempo lo lleva negativo.
Por tanto, no debemos decir que el tiempo es la cuarta dimensión. Es sólo una cuarta dimensión, diferente de las otras tres.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-40. ¿Cuál es la unidad de tiempo más pequeña posible?

Poco después de 1800 se sugirió que la materia consistía en pequeñas unidades llamadas «átomos». Poco después de 1900 se aceptó que la energía constaba de pequeñas unidades llamadas «cuantos». Pues bien, ¿hay alguna otra magnitud común que venga en pequeñas unidades fijas? ¿El tiempo, por ejemplo?
Hay dos maneras de encontrar una «unidad lo más pequeña posible». Está primero el método directo de dividir una cantidad conocida hasta que no se pueda seguir dividiendo: descomponer una masa conocida en cantidades cada vez más pequeñas hasta quedarnos con un solo átomo, o dividir energías conocidas hasta obtener un solo cuanto. El otro método, indirecto, consiste en observar algún fenómeno que no pueda explicarse a menos que supongamos la existencia de una unidad mínima.
En el caso de la materia, la necesidad de una teoría atómica vino a través de una serie muy nutrida de observaciones químicas, entre las cuales figuraban la «ley de las proporciones definidas» y la «ley de las proporciones múltiples». En el caso de la energía, fue el estudio de la radiación del cuerpo negro y la existencia del efecto fotoeléctrico lo que determinó la necesidad de la teoría cuántica.
En el caso del tiempo, el método indirecto falla... al menos hasta ahora. No se han observado fenómenos que hagan necesario suponer que existe una unidad de tiempo mínima.
¿Y por el método directo? ¿Podemos observar períodos de tiempo cada vez más cortos, hasta llegar a algo que sea lo más corto posible?
Los físicos empezaron a manejar intervalos de tiempo ultracortos a raíz del descubrimiento de la radiactividad. Algunos tipos de átomos tenían una vida media muy breve. El polonio 212, por ejemplo, tiene una vida media inferior a una millonésima (10-6) de segundo. Se desintegra en el tiempo que tarda la Tierra en recorrer una pulgada en su giro alrededor del Sol a 29,8 kilómetros por segundo. Pero por mucho que los físicos estudiaron estos procesos con detalle, no había ningún signo, durante ese intervalo, de que el tiempo fluyese a pequeños saltos y no uniformemente.
Pero podemos ir un poco más lejos. Algunas partículas subatómicas se desintegran en intervalos de tiempo mucho más cortos. En la cámara de burbujas hay partículas que, viajando casi a la velocidad de la luz, logran formar, entre el momento de su nacimiento y el de su desintegración, una traza de unos tres centímetros, que corresponde a una vida de una diezmilmillonésima (10-10) de segundo.
Más ahí tampoco acaba la cosa. Durante los años sesenta se descubrieron partículas de vida especialmente corta. Tan efímeras, que aun moviéndose casi a la velocidad de la luz no podían desplazarse lo bastante para dejar una traza medible. El tiempo que vivían había que medirlo por métodos indirectos y resultó que estas «resonancias» de vida ultracorta vivían sólo diezcuatrillonésimas (10-23) de segundo.
Es casi imposible hacerse una idea de un tiempo tan fugaz. La vida de una resonancia es a una millonésima de segundo lo que una millonésima de segundo a tres mil años.
O mirémoslo de otra manera, La luz se mueve en el vacío a unos 300.000 kilómetros por segundo, que es la velocidad más grande que se conoce. Pues bien, la distancia que recorre la luz entre el nacimiento y la muerte de una resonancia es de 10-13 centímetros. ¡Aproximadamente la anchura de un protón!
Pero tampoco hay que pensar que la vida de una resonancia es la unidad de tiempo más pequeña que puede haber. No hay signos de que exista un límite.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-39. El tiempo, ¿es una ilusión o existe realmente? ¿Cómo habría que describirlo?

El tiempo, para empezar, es un asunto psicológico; es una sensación de duración. Uno come, y al cabo de un rato vuelve a tener hambre. Es de día, y al cabo de un rato se hace de noche.
La cuestión de qué es esta sensación de duración, de qué es lo que hace que uno sea consciente de que algo ocurre «al cabo de un rato», forma parte del problema del mecanismo de la mente en general, problema que aún no está resuelto.
Tarde o temprano, todos nos damos cuenta de que esa sensación de duración varía con las circunstancias. Una jornada de trabajo parece mucho más larga que un día con la persona amada; y una hora en una conferencia aburrida, mucho más larga que una hora con los naipes. Lo cual podría significar que lo que llamamos un «día» o una «hora» es más largo unas veces que otras. Pero cuidado con la trampa. Un período que a uno le parece corto quizá se le antoje largo a otro, y ni desmesuradamente corto ni largo a un tercero.
Para que este sentido de la duración resulte útil a un grupo de gente es preciso encontrar un método para medir su longitud que sea universal y no personal. Si un grupo acuerda reunirse «dentro de seis semanas exactamente», sería absurdo dejar que cada cual se presentara en el lugar de la cita cuando, en algún rincón de su interior, sienta que han pasado , seis semanas. Mejor será que se pongan todos de acuerdo en contar cuarenta y dos períodos de luz-oscuridad y presentarse entonces, sin hacer caso de lo que diga el sentido de la duración.
En el momento que elegimos un fenómeno físico objetivo como medio para sustituir el sentido innato de la duración por un sistema de contar, tenemos algo a lo que podemos llamar «tiempo». En ese sentido, no debemos intentar definir el tiempo como esto o aquello, sino sólo como un sistema de medida.
Las primeras medidas del tiempo estaban basadas en fenómenos astronómicos periódicos: la repetición del mediodía (el Sol en la posición más alta) marcaba el día; la repetición de la Luna nueva marcaba el mes; la repetición del equinoccio vernal (el Sol de mediodía sobre el ecuador después de la estación fría) marcaba el año. Dividiendo el día en unidades iguales obtenemos las horas, los minutos y los segundos.
Estas unidades menores de tiempo no podían medirse con exactitud sin utilizar un movimiento periódico más rápido que la repetición del mediodía. El uso de la oscilación regular de un péndulo o de un diapasón introdujo en el siglo xvii los modernos relojes. Fue entonces cuando la medida del tiempo empezó a adquirir una precisión aceptable. Hoy día se utilizan las vibraciones de los átomos para una precisión aún mayor.
Pero ¿quién nos asegura que estos fenómenos periódicos son realmente «regulares»? ¿No serán tan poco de fiar como nuestro sentido de la duración?
Puede que sí, pero es que hay varios métodos independientes de medir el tiempo y los podemos comparar entre sí. Si alguno o varios de ellos son completamente irregulares, dicha comparación lo pondrá de manifiesto. Y aunque todos ellos sean irregulares, es sumamente improbable que lo sean de la misma forma. Si, por el contrario, todos los métodos de medir el tiempo coinciden con gran aproximación, como de hecho ocurre, la única conclusión que cabe es que los distintos fenómenos periódicos que usamos son todos ellos esencialmente regulares. (Aunque no perfectamente regulares. La longitud del día, por ejemplo, varía ligeramente.)
Las medidas físicas miden el «tiempo físico». Hay organismos, entre ellos. el hombre, que tienen métodos de engranarse en fenómenos periódicos (como despertarse y dormirse) aun sin referencia a cambios exteriores (como el día y la noche). Pero este «tiempo biológico» no es, ni con mucho tan regular como el tiempo físico.
Y también está, claro es, el sentido de duración o «tiempo psicológico». Aun teniendo un reloj delante de las narices, una jornada de trabajo sigue pareciéndonos más larga que un día con la persona amada.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-38. ¿Qué es un físico teórico y qué tipo de trabajo hace?

La ciencia de la física trata principalmente de la energía en sus diversas formas y de la interacción de la energía con la materia. Un físico está interesado en las leyes que gobiernan el movimiento porque cualquier trozo de materia en movimiento posee «energía cinética». Y también le interesan el calor, el sonido, la luz, la electricidad, el magnetismo y la radiactividad, porque todos ellos son formas de energía. Y en nuestro siglo se vio que incluso la masa es una forma de energía.
Al físico también le interesa la manera en que una forma de energía se convierte en otra y las reglas que gobiernan esa conversión.
Ni que decir tiene que los físicos se pueden especializar. El que se centra en la interacción dela energía con las partículas subatómicas es el «físico nuclear». (El núcleo es la estructura principal dentro del átomo.) Si lo que le interesa es la interacción de energía y materia en las estrellas, es un «astrofísico».
Luego están los que estudian los aspectos energéticos de las reacciones químicas, que son los «químicos físicos», y los que se interesan principalmente por la manera en que los tejidos vivos manejan y producen energía, que son los «biofísicos» (la palabra griega «bios» significa «vida»).
Hay físicos que se dedican a hacer medidas cuidadosas bajo diversas condiciones controladas. Uno quizá quiera medir la cantidad exacta de calor producido por determinadas reacciones químicas. Otro, medir de qué manera se desintegra una partícula subatómica en otra serie de partículas más energía. Un tercero, medir de qué manera varían diminutos potenciales eléctricos en el cerebro bajo la influencia de ciertas drogas. En todos estos casos tenemos ante nosotros a un «físico experimental».
Por otra parte, hay físicos a quienes les interesa especialmente estudiar las mediciones hechas por otros e intentar darles un sentido general. Quizá logre hallar una relación matemática que explique por qué todas esas medidas son como son. Y una vez hallada esa relación matemática podrá utilizarla para predecir los valores de otras mediciones aún no efectuadas. Si al efectuar éstas resulta que concuerdan con lo predicho, el físico en cuestión puede que haya dado con lo que a menudo se llama una «ley de la naturaleza».
Los físicos que intentan descubrir de esta manera las leyes de la naturaleza se llaman «físicos teóricos».
Hay físicos experimentales muy brillantes a quienes no les interesa demasiado teorizar. Un ejemplo es Albert A. Michelson, que inventó el interferómetro e hizo medidas muy exactas de la velocidad de la luz. Y también hay físicos teóricos verdaderamente geniales a quienes no les preocupa la experimentación. Albert Einstein, el fundador de la teoría de la relatividad, fue uno de ellos.
Tanto los físicos experimentales como los teóricos son de gran valor para la ciencia, aun cuando los primeros se limiten a medir y los segundos a razonar matemáticamente. Pero no deja de ser fascinante encontrar alguno que sobresalga como experimentador y como teórico, ambas cosas a la vez. Enrico Fermi fue un ejemplo notable de estos físicos de «dos caras». (También era un excelente profesor, lo que quizás le hiciese un físico de «tres caras».)

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-37. ¿Cuál será el fin de la Tierra?

El primero en intentar hacer un estudio detallado de la historia pasada y previsiblemente futura de la Tierra sin recurrir a la intervención divina fue el geólogo escocés James Hutton. En 1785 publicó el primer libro de geología moderna, en el cual admitía que del estudio de la Tierra no veía signo alguno de un comienzo ni perspectivas de fin ninguno.
Desde entonces hemos avanzado algo. Hoy día estamos bastante seguros de que la Tierra adquirió su forma actual hace unos 4.700 millones de años. Fue por entonces cuando, a partir del polvo y gas de la nebulosa originaria que formó el sistema solar, nació la Tierra tal como la conocemos hoy día. Una vez formada, y dejada en paz como colección de metales y rocas cubierta por una delgada película de agua y aire, podría existir para siempre, al menos por lo que sabemos hoy. Pero ¿la dejarán en paz?
El objeto más cercano, de tamaño suficiente y energía bastante para afectar seriamente a la Tierral es el Sol. Mientras el Sol mantenga su actual nivel de actividad (como lleva haciendo durante miles de millones de años), la Tierra seguirá esencialmente inmutable. Ahora bien, ¿puede el Sol mantener para siempre ese nivel? Y, caso de que no, ¿qué cambio se producirá y cómo afectará esto a la Tierra?
Hasta los años treinta parecía evidente que el Sol, como cualquier otro cuerpo caliente, tenía que acabar enfriándose. Vertía y vertía energía al espacio, por lo cual este inmenso torrente tendría que disminuir y reducirse poco a poco a un simple chorrito. El Sol se haría naranja, luego rojo, iría apagándose cada vez más y finalmente se apagaría.
En estas condiciones, también la Tierra se iría enfriando lentamente. El agua se congelaría y las regiones polares serían cada vez más extensas. En último término, ni siquiera las regiones ecuatoriales tendrían suficiente calor para mantener la vida. El océano entero se congelaría en un bloque macizo de hielo e incluso el aire se licuaría primero y luego se congelaría. Durante billones de años, esta Tierra gélida (y los demás planetas) seguiría girando alrededor del difunto Sol.
Pero aun en esas condiciones, la Tierra, como planeta, seguiría existiendo.
Sin embargo, durante la década de los treinta, los científicos nucleares empezaron por primera vez a calcular las reacciones nucleares que tienen lugar en el interior del Sol y otras estrellas. Y hallaron que aunque el Sol tiene que acabar por enfriarse, habrá períodos de fuerte calentamiento antes de ese fin. Una vez consumida la mayor parte del combustible básico, que es el hidrógeno, empezarán a desarrollarse otras reacciones nucleares, que calentarán el Sol y harán que se expanda enormemente. Aunque emitirá una cantidad mayor de calor, cada porción de su ahora vastísima superficie tocará a una fracción mucho más pequeña de ese calor y será, por tanto, más fría. El Sol se convertirá en una gigante roja.
En tales condiciones es probable que la Tierra se convierta en un ascua y luego se vaporice. En ese momento, la Tierra, como cuerpo planetario sólido, acabará sus días. Pero no os preocupéis demasiado. Echadle todavía unos ocho mil millones de años.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-36. ¿Qué ocurre con las sondas planetarias después de pasar por un planeta? ¿A dónde van a parar?

La mayoría de los satélites lanzados por los Estados Unidos y la Unión Soviética entran en órbita alrededor de la Tierra.
La órbita de un satélite puede cortar la superficie de la Tierra, de modo que vuelve a nuestro planeta al cabo de una sola vuelta. Los dos primeros vuelos «suborbitales» de las cápsulas Mercurio fueron de este tipo. Hay veces que la órbita del satélite describe un bucle tan grande alrededor de la Tierra, que llega incluso más allá de la Luna, como hizo el Lunik III para tomar fotografías de la «otra cara» de la Luna.
Si se lanza un satélite con una velocidad mayor que 11 kilómetros por segundo, el campo gravitatorio terrestre no le podrá retener y el satélite entrará en una órbita independiente alrededor del Sol, cuyo campo gravitatorio, más intenso que el de la Tierra, le permite retener cuerpos de mayor velocidad. Una órbita alrededor del Sol puede cortar la superficie de algún cuerpo celeste, como fue el caso de los Rangers VII, VIII y IX, que se estrellaron contra la Luna (a propósito, claro está).
Pero también puede ser que un satélite en órbita alrededor del Sol no corte la superficie de ningún cuerpo celeste, y entonces seguirá describiendo su elipse alrededor del Sol indefinidamente. Las diversas «sondas lunares» y «sondas planetarias» son de esta clase.
Las trayectorias de las sondas colocadas en órbita alrededor del Sol pueden calcularse de modo que en su primera revolución se aproximen mucho a la Luna (Pioneer IV), a Venus (Mariner II) o a Marte (Mariner IV). En el transcurso de esta aproximación, la sonda envía información acerca del cuerpo estudiado y del espacio circundante. La sonda rebasará luego el cuerpo celeste y proseguirá su órbita alrededor del Sol.
Si las sondas no se vieran afectadas por el campo gravitatorio del planeta por el que pasan, volverían finalmente al punto del espacio desde el que fueron lanzadas (aunque la Tierra habría proseguido entretanto su órbita y no estaría ahí ya).
Lo cierto, sin embargo, es que la sonda planetaria se desplaza a una nueva órbita como consecuencia de la atracción del planeta por el que pasa. Es más: la órbita cambia un poco cada vez que pasa cerca de un cuerpo pesado, con lo cual es casi imposible predecir con exactitud la posición de una sonda al cabo de una o dos revoluciones alrededor del Sol. Las ecuaciones que representan sus movimientos son demasiado complicadas para que merezca la pena molestarse en resolverlas.
Si las sondas pudiesen radiar continuamente señales, habría la posibilidad de seguirlas, cualquiera que fuese su órbita, sobre todo cerca de la Tierra. Pero es que, una vez que se agotan las baterías, el satélite se pierde. No puede emitir señales y además es demasiado pequeño para divisarlo. Todas las sondas acaban por perderse, y con ello ya se cuenta.
No obstante, continúan describiendo órbitas alrededor del Sol y permanecen en las mismas regiones generales del espacio, sin emprender largos viajes a otros planetas. Como no recibimos ninguna información de ellas, no nos sirven de nada y lo mejor que se puede hacer es considerarlas como «basura interplanetaria». Girarán así para siempre en su órbita, a no ser que en alguna de sus revoluciones alrededor del Sol se estrellen contra la Tierra, la Luna, Marte o Venus.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov

Asimov-35. ¿Qué es el efecto «invernadero»?

Cuando decimos que un objeto es «transparente» porque podemos ver a través de él, no queremos necesariamente decir que lo puedan atravesar todos los tipos de luz. A través de un cristal rojo, por ejemplo, se puede ver, siendo, por tanto, transparente. Pero, en cambio, la luz azul no lo atraviesa. El vidrio ordinario es transparente para todos los colores de la luz, pero muy poco para la radiación ultravioleta y la infrarroja.
Pensad ahora en una casa de cristal al aire libre y a pleno sol. La luz visible del Sol atraviesa sin más el vidrio y es absorbida por los objetos que se hallen dentro de la casa. Como resultado de ello, dichos objetos se calientan, igual que se calientan los que están fuera, expuestos a la luz directa del Sol.
Los objetos calentados por la luz solar ceden de nuevo ese calor en forma de radiación. Pero como no están a la temperatura del Sol, no emiten luz visible, sino radiación infrarroja, que es mucho menos energética. Al cabo de un tiempo, ceden igual cantidad de energía en forma de infrarrojos que la que absorben en forma de luz solar, por lo cual su temperatura permanece constante (aunque, naturalmente, están más calientes que si no estuviesen expuestos a la acción directa del Sol).
Los objetos al aire libre no tienen dificultad alguna para deshacerse de la radiación infrarroja, pero el caso es muy distinto para los objetos situados al sol dentro de la casa de cristal. Sólo una parte pequeña de la radiación infrarroja que emiten logra traspasar el cristal. El resto se refleja en las paredes y va acumulándose en el interior. La temperatura de los objetos interiores sube mucho más que la de los exteriores. Y la temperatura del interior de la casa va aumentando hasta que la radiación infrarroja que se filtra por el vidrio es suficiente para establecer el equilibrio.
Esa es la razón por la que se pueden cultivar plantas dentro de un invernadero, pese a que la temperatura exterior bastaría para helarlas. El calor adicional que se acumula dentro del invernadero —gracias a que el vidrio es bastante transparente a la luz visible pero muy poco a los infrarrojos— es lo que se denomina «efecto invernadero».
La atmósfera terrestre consiste casi por entero en oxígeno, nitrógeno y argón. Estos gases son bastante transparentes tanto para la luz visible como para la clase de radiación infrarroja que emite la superficie terrestre cuando está caliente. Pero la atmósfera contiene también un 0,03 por 100 de anhídrido carbónico, que es transparente para la luz visible pero no demasiado para los infrarrojos. El anhídrido carbónico de la atmósfera actúa como el vidrio del invernadero.
Como la cantidad de anhídrido carbónico que hay en nuestra atmósfera es muy pequeña, el efecto es relativamente secundario. Aun así, la Tierra es un poco más caliente que en ausencia de anhídrido carbónico. Es más, si el contenido en anhídrido carbónico de la atmósfera fuese el doble, el efecto invernadero, ahora mayor, calentaría la Tierra un par de grados más, lo suficiente para provocar la descongelación gradual de los casquetes polares.
Un ejemplo de efecto invernadero a lo grande lo tenemos en Venus, cuya densa atmósfera parece consistir casi toda ella en anhídrido carbónico. Dada su mayor proximidad al Sol, los astrónomos esperaban que Venus fuese más caliente que la Tierra. Pero, ignorantes de la composición exacta de su atmósfera, no habían contado con el calentamiento adicional del efecto invernadero. Su sorpresa fue grande cuando comprobaron que la temperatura superficial de Venus estaba muy por encima del punto de ebullición del agua, cientos de grados más de lo que se esperaban.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov