martes, 24 de septiembre de 2019

No rompas la Física con tus preguntas

Por phinds, en colaboración con Anorlunda, Dale y ZapperZ, de Physics Forums

En nuestro foro recibimos preguntas de física constantemente; este artículo explora tres tipos diferentes de preguntas hipotéticas mal formuladas (del tipo “¿qué pasaría si…?”), así como sugerencias para evitarlas.


I. PREGUNTAS QUE CONTRADICEN LA FÍSICA TAL Y COMO LA CONOCEMOS

Con frecuencia hay gente que hace una pregunta que, sin darse cuenta, quiere decir literalmente “si las leyes de la física no aplican, ¿qué dice la Física acerca de X?” Y por supuesto esa X termina siendo una contradicción.

A veces es simplemente que la pregunta está mal formulada. Por ejemplo, si alguien cuestiona “¿qué le pasaría a la Tierra si el sol desapareciera súbitamente?”, es probable que lo que en realidad quiere preguntar es “¿la gravedad del sol afecta a la Tierra de forma instantánea?” La primera forma de preguntar es problemática porque sugiere un acontecimiento prácticamente mágico, mientras que la segunda es una duda científica muy razonable.

Pero en otras ocasiones el problema es que quien pregunta no se da cuenta cabal del nivel nde interconexión que existe en los conceptos científicos. Algunas veces la persona se da cuenta de que su pregunta es problemática y añade que es sólo “hipotética” o que es “un experimento mental”, pero esto no hace que desaparezca el problema.

Ejemplo: una pregunta reciente fue “Qué pasaría si no hubiera voltaje inducido en la armadura (CEMF) de un motor DC?” El contexto de la pregunta hacía claro que lo que quería decir no era “¿cómo podemos limitar el CEMF?” sino tal cual “qué pasaría si no existiera el CEMF?”

El problema es que esto requeriría que las ecuaciones de Maxwell fueran inválidas, y si eso pasara, tendríamos que inventar toda una nueva estructura de reglas para explicar cómo funciona la electricidad. Esto es típico de estas preguntas, en el que la persona quiere invalidar una parte de la Física conocida, sin afectar a todo el resto. Pero la Física simplemente no funciona así: no hay una respuesta que se pueda dar a la pregunta “Si las ecuaciones de Maxwell son inválidas, qué dicen las ecuaciones de Maxwell acerca de X?”

Los científicos han pasado siglos experimentando, formulando teorías para explicar sus resultados, refinando esas teorías y así hasta llegar, por ejemplo, a las ecuaciones de Maxwell. Si de entrada tu pregunta las invalida, entonces tienes que tener otra teoría para explicar los resultados de todos nuestros experimentos, y… pues buena suerte con eso, porque las ecuaciones de Maxwell están validadas por miles y miles de resultados.

Este es un caso particular, pero el problema es mucho más amplio, y quiero repetirlo para enfatizar: no hay respuesta a la pregunta, “si las leyes de la física no aplican, ¿qué dice la Física acerca de X?”

No podemos descartar de forma arbitraria la interconectividad de las cosas, lo que tratamos de hacer es mostrar la importancia de esa interconectividad para cada situación en particular; esto lleva a una mejor comprensión de la ciencia relacionada con cada problema y a una mejor formulación de preguntas.

Aquí hay algunos ejemplos más que nos hemos topado, de este tipo de pregunta:

¿Qué pasaría si…

…el oxígeno, el nitrógeno y el ozono no absorbieran radiación UV?
…la gravedad no tuviera que ver con la geometría?
…el átomo fuera la partícula más pequeña?

Todas estas preguntas tiran por la ventana una parte importante de nuestro conocimiento de la Física y contradicen todos los resultados experimentales que tenemos de ellos.


II. PREGUNTAS QUE SON CONTRADICTORIAS EN SÍ MISMAS

Hay otro tipo de pregunta contradictoria, en el que la persona no se da cuenta de la contradicción. Estas son del tipo:

¿Qué pasaría si…

…pudiéramos cabalgar sobre un fotón? ¿Qué veríamos?
…el paso del tiempo afectara a un fotón?

Aquí el problema es que la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos inerciales de referencia, pero la “velocidad” debe medirse en un marco inercial en reposo. Como la luz viaja a la misma velocidad en todos los marcos de referencia, es contradictorio decir que tiene un marco de reposo. Esto es, que estarías diciendo que hay un marco de referencia en el que la luz está en reposo pero al mismo tiempo viaja a velocidad c, lo que hace la pregunta contradictoria.


III. PREGUNTAS QUE PUEDEN CONTESTARSE, PERO CON MUCHA DIFICULTAD

Algunas preguntas del tipo “¿qué pasaría si…?” exceden con mucho nuestras limitaciones tecnológicas presentes y del futuro cercano, y aunque no sepamos cómo podrían lograrse, podemos aplicar las leyes de la Física conocidas para determinar qué pasaría. Por ejemplo, “¿qué le pasaría a la órbita de la Tierra si el sol explotara en una emisión gigante de fotones?”

Aunque desde luego que no podemos hacer eso a la escala del sol, tenemos experiencia convirtiendo pequeñas cantidades de masa en fotones y tenemos teorías que definen el efecto gravitacional de la luz; de modo que aunque la pregunta excede nuestra capacidad técnica, no excede nuestra capacidad de análisis teórico. Este tipo de pregunta se puede contestar, pero algunas veces es en extremo difícil para quien pregunta, ver la diferencia entre una pregunta difícil de contestar (el sol explota) y una imposible de contestar (el sol desaparece). Lo que hacemos entonces es proponer una modificación a la pregunta, para convertirla de imposible en contestable.

Algunas veces el estudiante confunde una pregunta del tipo “limitaciones tecnológicas”, con una pregunta que “viola las leyes de la Física.” Esto indica que no se está entendiendo a cabalidad la ley que está siendo violada en la pregunta. Sin embargo, al razonar un poco, se puede clarificar la interconectividad de las leyes de la naturaleza y esto hace que las contradicciones se vuelvan aparentes, pudiendo ser corregidas.


SUGERENCIAS PARA EL ESTUDIANTE DE FÍSICA

Si ves que tus interlocutores están tratando de adivinar el sentido de lo que preguntaste, es el primer indicio de que tu pregunta está incorrectamente formulada.

Primero que nada, ve si tu pregunta viola alguna ley de la Física tal y como la conocemos. Si usas las frases “es hipotética” o “es un experimento mental”, probablemente vayas por mal camino. Además, una pregunta debe ser específica: decir “cuéntame de la velocidad de la luz” es muy vago, pero “¿Cómo se relacionan dos velocidades relativas contra la velocidad constante de la luz?” es específica. Otra cosa a tener en mente es no incluir tus propias teorías en una pregunta, porque esto hace que la discusión se descarrile de la duda original.

Es buena idea hacer un poco de investigación básica antes de preguntar: si quieres saber si el átomo es lo más pequeño que existe, no está de más hacer la pregunta directamente en Google. Ahí podrás encontrar información básica que más adelante te permita formular una pregunta más avanzada, como “¿qué evidencia experimental tenemos para decir que existen los quarks?”

Otra posibilidad es, en vez de preguntar “¿el átomo es de verdad lo más pequeño que existe?” se puede refrasear como “sé que el átomo no es lo más pequeño que existe pero, ¿podría la Física ser consistente sin quarks?” Esta es una buena pregunta, que puede llevar a una discusión de cargas de quarks y cómo conforman las cargas del protón y el neutrón. Una discusión así lleva fácilmente a demostrar la interconexión de las cosas.

Physics Forum es un lugar de discusión para ayudarte a aprender cómo encontrar respuestas por ti mismo. Pero se necesita hacer las preguntas correctamente: hay que hacer la tarea primero, y reflexionar sobre la mejor formulación de tus dudas.


VIDEO DEL DÍA

El profesor Brian Greene explica cómo nuestros conceptos de presente, pasado y futuro son sólo intuiciones de nuestra observación limitada, y no tienen sentido si consideramos la realidad cósmica. Esta es la explicación de “la hogaza del tiempo”:




lunes, 23 de septiembre de 2019

Polvo al polvo

Por Petra Campbell
(Ver original en: "Oh God please don´t let him die")


Eso del polvo al polvo fue lo normal por mucho tiempo: hace 100 mil años, probablemente porque nos dimos cuenta que dejar cadáveres tirados por ahí no era ni estético ni edificante, los seres humanos empezamos a enterrar a nuestros muertos. Primero fueron pozos poco casi a ras del suelo, pero luego se hicieron o más profundos o más altos, con túmulos, criptas, templos y pirámides gigantes a medida que crecía la megalomanía. Supongo que el equivalente moderno es la criogenia o la clonación. Y todo eso iba bien hasta antes de la Revolución Industrial, porque las cosas que construíamos no eran aún demasiado tóxicas para el medio ambiente.
También la cremación tiene sus añitos: el estilo pagano eran las piras funerarias. Los griegos empezaron a copiar estas prácticas para el 1000 a.C., que luego pasaron a los romanos: ambos incineraban a sus muertos en los campos de batalla y se llevaban las cenizas para la ceremonia de honrar a los guerreros caídos.
Lo malo que la cremación se volvió una parte tan indispensable para concluir vidas heroicas, que para el año 100 Roma se había acabado casi todos sus bosques en esta quema de cuerpos. Y como al mismo tiempo el cristianismo iba en ascenso y rechazaba todo lo que oliera a pagano (y en este caso olía bastante), la práctica decayó. Además, los cristianos pensaban que, cómo diantres podría resucitar el cuerpo si convertías los huesos en ceniza; esto a diferencia de los escandinavos, que pensaban que la cremación de hecho ayudaba a liberar el alma y evitaba que los muertos dañaran a los vivos. Ya lo dijimos, no se ponen de acuerdo. En fin, que para el momento en que el cristianismo se expandía por Europa, la cremación ya era rara salvo en emergencias, por ejemplo cuando la Peste Bubónica, que se llegaban a quemar hasta 60 mil cuerpos en una sola semana en 1356.
Para el siglo 19, en la siempre hacinada Europa se vio un interés renovado en la cremación, cuando Sir Henry Thompson, cirujano de la Reina Victoria, publicó el libro “Cremación: Tratamiento del Cuerpo Tras la Muerte” y al poco tiempo la corte británica declaró legal la práctica. En EEUU se creó el primer crematorio en Washington en 1876, pero no se hizo popular: la muy religiosa América tenía muchísimo terreno, así que por 100 años estuvieron argumentando los pro-cremación contra los anti-cremación. Cuando yo estaba en preparatoria en los 70s, el lobby religioso anti-cremación iba ganando: sólo el 8% de los estadounidenses la pedían, en contraste con Inglaterra, Alemania y Dinamarca, donde el porcentaje superaba el 50%. En Japón, donde la cremación fue ilegal hasta 1875, hoy se ha vuelto prácticamente universal debido a la explosión exponencial de su población y su siempre limitado espacio.
La realidad que Roma tuvo que afrontar en el año 100 —la escasez de madera— y que Japón afrontó recientemente —demasiada gente y poca tierra— está extendiéndose por el mundo. No es sólo la falta de espacio y de recursos que está haciendo crisis: es que hemos dejado de regresar nuestros cuerpos a la tierra para que los recicle. En lugar de eso, hemos convertido a nuestros muertos en riesgos ambientales.
Un servicio funerario completo —ataúd, lápida, flores y mantenimiento del cementerio; o bien embalsamado y bóveda— tiene un impacto ambiental insostenible a largo plazo. De acuerdo al Berkeley Planning Journal, en EEUU el enterrar gente o ponerla en bóvedas requiere de 2700 toneladas de cobre y bronce, más de 100 mil toneladas de acero, y más de un millón y medio de toneladas de concreto reforzado al año. Además se requieren alrededor de 4 millones de acres de bosque maderable, que podrían retener alrededor de 65 millones de toneladas de CO2 al año. Toda esta madera por supuesto viene de bosques tropicales en otros países, que se siguen reduciendo.
También se usa una gran cantidad de energía para cortar los árboles, transportar la madera, hacer los ataúdes, cavar fosas, hacer cemento, cortar y regar el pasto, mantenerlo hermoso usando herbicidas y pesticidas. Hasta nuestros hermosos arreglos florales para los muertos, deben prepararse en invernaderos a escala industrial y ser tratados con grandes cantidades de químicos, además de consumir agua de la que cada vez más hace falta.
En EEUU, las funerarias frecuentemente sugieran embalsamar el cuerpo, esto es, meter a través de una arteria varios galones de formaldehído, fenol, metanol, glicerina, glutaraldehído, humectantes, pigmentos, antiedémicos y desinfectantes para desacelerar la descomposición y hacerte ver presentable a tus amigos y familiares mientras te dan el último adiós.
Esto del embalsamamiento empezó con los egipcios, que pensaban que el cuerpo debía preservarse para su uso en el más allá. Los cristianos, desde luego, denunciaron esto como una práctica pagana; y judíos y musulmanes no la usan mucho ya que tienen un plazo de 24 horas para enterrar a sus muertos, ya sea porque el alma pueda ir al Cielo ASAP (judíos), o por razones higiénicas (musulmanes); por las mismas razones rechazan el embalsamado. En EEUU, sin embargo, embalsamar es la regla y se remonta a la Guerra Civil, cuando los caídos debían ser preservados para ser llevados a sus hogares. Hoy en día, la industria funeraria de ese país promueve falsamente esta práctica como un tema de sanidad; pero es difícil ver cómo arrojar 800 mil galones de formaldehído carcinogénico cada año en la tierra y las vías fluviales puede considerarse sano. En Irlanda del Norte se ha hallado que varios cementerios tienen fugas de estos químicos altamente tóxicos y que contaminan la tierra y el agua alrededor de las ciudades.
A pesar de las desventajas del enterramiento, la cremación tampoco es tan amigable que digamos. Usa gas a alta temperatura; un gas que ha sido extraído por procesos contaminantes del agua. Al cremar, se liberan más tóxicos en el aire, como CO, CO2, azufre dioxina, mercurio y otros metales pesados que se encuentran en los materiales con los que los dentistas han rellenado nuestros dientes.
Los hindús creen que el Río Ganges es la manifestación terrenal de la diosa Ganga, y miembros de las castas bajas de la sociedad piensan que pueden reencarnar un poco más arriba en la escala si esparcen sus cenizas en sus aguas. Hay que decir que hacer creer a los pobres que pueden darle un upgrade a sus vidas futuras, es una técnica increíblemente efectiva de control y estratificación social. Y ya que en la India hay escasez de madera para cremar, se arrojan cada año al Ganges alrededor de 35 mil cuerpos parcialmente quemados. Y sí, es el mismo Río Ganges donde la gente se baña y hasta bebe.
Por otro lado, existen comunidades humanas que tienen o han tenido prácticas más amigables con el medio ambiente para disponer de sus muertos.
La gente en Mongolia y Tibet todavía practican el “funeral del Cielo”; esto es, llevar el cuerpo a lo alto de una colina, donde su carne será devorada por los buitres (se supone que para este momento, el alma ya se ha despedido del cuerpo). El Funeral del Cielo asegura la sobrevivencia de los buitres, mientras que en India están en peligro de extinción.
Los zoroastrianos preislámicos de Irán y la India (a donde huyeron en el siglo 10) hacen algo parecido, colocando a sus muertos en las “Torres de Silencio” donde eran consumidos por aves carroñeras, para luego tomar los huesos y depositarlos en un osario. Pero en Irán y otros lugares esto ha sido sustituido por la cremación. Los Parsis en la India aún lo practican, pero aquí también ha casi desaparecido debido a la extensión de las ciudades y a la escasez de cuervos y buitres, cuyas poblaciones han menguado por el uso extensivo de químicos agrícolas. 
En Kioto, los kukai budistas ponían a sus muertos en colinas boscosas para que regresaran a la naturaleza por descomposición, mediante la simple exposición a los elementos. Los Caviteño de Filipinas emparedan a su gente en posición vertical, en huecos de árboles preseleccionados; así que esto funciona mientras existan más árboles que personas.
Cada año, mueren alrededor de 55 millones de personas, de las 7400 que habitamos el mundo. En Australia se entierra a 2 millones de personas al año. En Hong Kong, si insistes en ser enterrado, puede ser que te saquen más tarde y vuelvan a usar ese espacio.
La forma tradicional de deshacernos de nuestros fallecidos deberá cambiar porque nos estamos acabando el espacio y el impacto ambiental es demasiado destructivo. En New South Wales, Australia, las comunidades judías y musulmanas demandan más cementerios en Sydney occidental porque su fe prohíbe la cremación, pero hacer esto implica que los ayuntamientos tienen que sopesar constantemente el costo de darle más tierra a los muertos que podría ser usada por los vivos.
La falta de tierras está también promoviendo ideas novedosas para deshacernos de un cuerpo humano, como en Corea del Sur, donde puedes pedir que los restos mortales de tu pariente sean comprimidos para formar una pequeña gema. En EEUU, puedes mezclar tus cenizas con concreto y ponerlo en los arrecifes de coral para reparar el daño que se les ha hecho recientemente. En Suecia, una empresa investiga el proceso de secar cuerpos por congelamiento (“promesión”) hasta reducirlos a pequeñas partículas inertes, pero aún no se ha probado su eficacia a gran escala. De vuelta en EEUU, la cremación con agua (“resomación”) ha sido aprobada ya en 19 estados; la resomación usa agua mezclada con hidróxido de potasio a alta temperatura para disolver la carne, para luego tomar los huesos, triturarlos y entregar el polvo a la familia. El resultado es parecido a la cremación, pero es más amigable con el medio ambiente; el proceso no produce emisiones tóxicas y el agua es tratada en una planta de reciclado común.
Pero estas opciones no están disponibles para la mayoría de la gente, así que ¿cómo podemos ayudar a quienes no tienen métodos ambientalmente amigables? Pues hay opciones:

Poner todo el proceso funerario en el mercado de bonos de carbono, en proyectos verificados;
Enterrar a nuestros seres queridos en ataúdes biodegradables y de materiales no tóxicos, como bambú, papel mimbre, lana, hoja de plátano, cartón reciclado; o hasta en un envoltorio orgánico de algodón o seda;
No embalsamar;
Cremar en una caja de bambú;
Almacenar las cenizas en urnas biodegradables;
Usar “spirit trees”, una urna donde se mezclan las cenizas con tierra y se deposita una semilla, para ser colocada en el suelo y que eventualmente dé a nacer un árbol;
Revisar las emisiones del crematorio que vayamos a usar, especialmente sus niveles de emisión de mercurio;
Pedir al crematorio que retiren del cuerpo las partes no orgánicas como prótesis, marcapasos y otros, y enviarlos a centros de reciclado;
Comprar flores en mercados pequeños.

O bien se puede realizar un “funeral verde.” Éste es un proceso que ha ido ganando popularidad recientemente y es una oportunidad de ser amigable con el medio ambiente.
Hay muchos tipos de funeral verde, desde “eco cementerios” hasta lugares preseleccionados y funerales sustentables, y sólo difieren en qué tan fielmente reproducen el modelo cíclico de la naturaleza, y sus ideas rectoras están expuestas en Los Principios de Campbell para Funerales Verdes (sin relación familiar con esta autora, aunque veo que somos almas gemelas).
El objetivo primordial es el “funeral sustentable.” Esto es, que el costo de los funerales pague la adquisición de tierras para beneficio de hábitats locales con un alto valor intrínseco, y que la selección de tierras se base en estudios ecológicos y de las necesidades de las comunidades locales.  Su función es esencial para mantener la identidad del lugar pero de modo que tampoco sea oneroso, no pudiendo usar más del 10% del terreno total. Además se enfatiza le celebración de la vida de cada persona y el desarrollar ceremonias sencillas que tengan relación con las instituciones locales.
Los Funerales Verdes son más económicos que las criptas, bóvedas, enterramiento tradicional y cremaciones. Con este tipo de rito, los judíos pueden alinear su lugar de descanso en dirección a Israel, los musulmanes pueden hacerlo con La Meca, y los cristianos ver al este en espera de la segunda venida del mesías.
En EEUU, también puedes optar por que tu cuerpo se convierta en composta: desde mayo 1 de 2020 la gente podrá pedir que su cuerpo sea colocado de 5 a 7 semanas en una combinación de aserrín, alfalfa y paja, y siendo regresado a la familia al igual que si fueran cenizas o bien para ser esparcido en parques o jardines. A diferencia de la ceniza, esta composta es fértil.
También en EEUU, el Consejo de Funerales Verdes ya ha aprobado 40 “cementerios eco-amigables”; mientras que en Australia no tenemos más que un puñado aún. La legislación y los intereses creados de la industria funeraria van aquí por detrás de otros países, que reconocen los imperativos ambientales. Es fácil de ver por qué: los monopolios de la industria funeraria valen USD$20 mil millones, de los cuales el 37% va a una sola empresa: Invocare.
Pero el cambio es posible y llegará. Los romanos tuvieron que cambiar cuando se les acabó la madera; los japoneses empezaron a cremar cuando se les acabó el espacio; las iglesias optaron por espacios públicos cuando no tuvieron más terrenos propios. Los cristianos gradualmente aceptaron la cremación, antes prohibida; los coreanos hoy en día realizan ritos funerarios en hospitales en lugar del rito tradicional en casa. En tiempos pasados la gente se hubiera horrorizado ante la idea de reciclar tumbas o de enterrar gente una encima de la otra en el mismo lugar, pero ambas son prácticas cada vez más comunes. ¿Y quién hubiera pensado que el hacer composta de cadáveres sería un día legal y culturalmente aceptado en EEUU, un país tan religioso?