martes, 28 de abril de 2015

Los vídeos "científicos" de Daniela Bos

Gracias a Twitter he encontrado una youtuber mejinaca, Daniela Bos (@SoyDanielaBos), que hace vídeos sobre ciencia con un toque de humor. Sin intentar ser científicamentes exhaustivos no están nada mal. 


El primero que descubrí era sobre termodinámica, titulado "Termodinámica para mujeres".



martes, 21 de abril de 2015

Incertidumbre cuántica o intrínseca

Anteriormente ya hemos hablado de la incertidumbre en la física clásica, y la hemos relacionado con la falta de conocimiento. En resumen, si lanzamos un dado, no podemos predecir su resultado (o seríamos ricos), pero eso no quiere decir que el resultado esté en sí indeterminado. Simplemente carecemos de conocimiento sobre las condiciones iniciales (como se lanza, cual es su estructura exacta, a qué distancia está de la mesa...) y no tenemos capacidad de cálculo suficiente. ¿Significa eso que no existe la incertidumbre? ¿Puede realmente el Demonio de Laplace predecirlo todo? Es bien sabido que no, y que la física clásica se diferencia de la cuántica precisamente en este punto. 

La física cuántica es una teoría (o conjunto de teorías, según nos pongamos más finos) probabilística. Se diferencia de otras ramas, como la física estadística, en que esa probabilidad no es producto de nuestra ignorancia, sino que es intrínseca a los sistemas. Pongamos un ejemplo sencillo. Podemos lanzar un fotón, una partícula de luz, hacia un cristal semirreflectante (beamsplitter en inglés). Entonces el fotón pasará a recorrer dos caminos simultáneos. Si ponemos detectores al final de cada camino [1] detectaremos el fotón en cada uno de ellos un 50% de las veces. 

Experimento con un solo fotón [2]

lunes, 20 de abril de 2015

Incertidumbre clásica o falta de conocimiento

Leo un artículo en la sección de ciencias de El Mundo que trata el tema de la incertidumbre a raíz del accidente de Germanwings. El artículo se titula, ¿Por qué es imposible eliminar la incertidumbre? y siento tener que decir que contiene un gran número de incorrecciones físicas. La más importante, en mi opinión, es afirmar que la física clásica es no determinista, y que no se diferencia en ese aspecto de la física cuántica. La aleatoriedad es la pieza esencial que separa la física cuántica de la clásica y es lo que llevó a Einstein a rechazarla, al afirmar que "Dios no juega a los dados con el universo". ¿Por qué afirmaría Einstein una cosa así si las teorías anteriores a la cuántica ya eran indeterministas? Einstein era, además, un gran físico estadístico, así que no era ajeno al uso de la probabilidad y la estadística en la ciencia. La respuesta es simple, porque la cuántica (y sus derivadas) es la única teoría realmente indeterminista. 

Antes de leer este post quizás queráis leer este otro (¿Existe el azar? ¿Y la causalidad?) que escribí hace ya tiempo, y que trata sobre el mismo tema y que además tiene comentarios muy interesantes.

Imaginad que lanzamos un dado, ¿podéis predecir qué número saldrá? Evidentemente no, porque si pudierais habríais ya arrasado con los casinos de medio mundo y no perderíais el tiempo leyendo mis posts. Podemos concluir entonces que el lanzamiento de un dado es un proceso aleatorio, ¿no? Pues sí y no. Es aleatorio porque no sabemos bien las condiciones en las que se lanzará el dado. Si supiéramos el momento exacto en el que el dado deja la mano del lanzador, su velocidad, su masa, su forma geométrica exacta, como es la superficie en la que colisionará y demás detalles podríamos calcular su trayectoria y así obtener el resultado. Es complicado, sin duda, y requeriría una gran potencia de cálculo, pero desde el punto de vista físico no hay ningún impedimento. ¿Y si en vez de un dado es un sistema aún más complejo? Pues ocurre lo mismo, hay más variables y se requiere más cálculo, pero eso no convierte el problema en aleatorio. La naturaleza es la que es, independientemente de lo que mejoren nuestros sistemas de medida o cálculo. Esto ya lo sabían allá por el siglo XIX, y Pierre-Simon Laplace creó la metáfora del Demonio de Laplace para ilustrarlo. La aleatoriedad en este caso no es algo intrínseco al sistema, sino una mera medida de nuestro desconocimiento del mismo. Es decir, aleatoriedad equivale a ignorancia.

¿Y qué ocurre con el caos? Este es un tema muy interesante y actual en física estadística. Muy resumidamente podemos decir que un sistema es caótico cuando una pequeña variación en sus condiciones iniciales da lugar a un gran cambio en la dinámica del sistema. El ejemplo canónico de sistema caótico es el que se describe por el atractor de Lorenz, un conjunto de ecuaciones no-lineales muy sencillo que da lugar a trayectorias caóticas. 


«Lorenz attractor yb». Disponible bajo la licencia CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons.