Kelvin y las leyes de la termodinámica

Se dice de William Thomson, nombre real de Lord Kelvin, que fue una de las mentes más sorprendentemente lúcidas de la historia de la humanidad. Nacido en 1.824 en Belfast, se trasladó unos años después a Glasgow, donde fue admitido en la universidad a la edad de diez años. Con solo 20 años se había licenciado también en Cambridge de forma algo sorprendente, obteniendo los máximos niveles en matemáticas, en remo y fundando una asociación musical en la universidad. Había publicado ya una docena de artículos en inglés y francés sobre matemáticas puras y aplicadas. Publicó dichos artículos de forma anónima por miedo a poner a sus superiores en evidencia, debido a la deslumbrante originalidad de los artículos.

Durante su vida tocó casi todas las ramas de la física, y consiguió la riqueza gracias a 69 patentes que le proporcionaron enormes ingresos. Por ejemplo, fundó las bases de la refrigeración (¿alguien recuerda los kelvinator?) Llevó la lógica a la medida de la temperatura al instaurar una escala absoluta con valores únicamente positivos y grados de amplitud igual a los centígrados, basados en la congelación y ebullición del agua. Ésta escala es, por supuesto, la escala de los grados kelvin. Impulsó con sus inventos la telegrafía intercontinental, la brújula marina o las sondas de exploración marítima. Su gran error fue fijar la edad de la Tierra en entre 20 y 400 millones de años, aceptando finalmente la edad de 24 millones. Pero estamos hablando de una época en la que estaba firmemente aceptado por la comunidad científica que la edad del universo (fijada por físicos y astrónomos) era menor que la de la Tierra (fijada por geólogos y biólogos). Y ninguno daba su brazo a torcer.

Su gran éxito, por supuesto, fue la segunda ley de la termodinámica. P. W. Atkins definió muy bien estas leyes de la termodinámica cuando dijo: “Hay cuatro leyes. La tercera de ellas, la segunda ley, fue la que primero se identificó. La primera, la ley cero, fue la última que se formuló. La primera ley, fue la segunda; la tercera ley podría no ser una ley en el mismo sentido que las otras”. Y en cambio, se trata del conjunto de leyes, para muchos, más elegantes y absolutas de las que haya formulado el hombre. Dennis Overbye las describe irónicamente de la siguiente manera:
1.- No puedes ganar.
2.- No puedes empatar.
3.- No puedes abandonar el juego.

En fin, mucho debemos a este genio del siglo XIX, que cambió para siempre la historia de la ciencia.

Cita: los micropost

“He redactado esta carta más extensa de lo usual porque carezco de tiempo para escribirla más breve” Blaise Pascal (1623-1661)

Después de la conversación de ayer en el blog de Animal Político, esta entrada está dedicada a Garib, para que no me denuncie a la SGAE y para que vea que apreciamos sus esfuerzos por sintetizar una idea.

La energía de tu cuerpo

Una de las conclusiones de la ley de la relatividad general de Einstein es que todos tenemos energía suficiente en nuestro cuerpo como para reventar toda una ciudad. Para eso y para mucho más, por supuesto.

No hay más que aplicar su famosa ecuación, e=mc^2, donde “c” es la velocidad de la luz, 300 millones de metros por segundo, y “m” la masa. Por tanto, para una persona de 80 kilos obtenemos un valor de 7,2*10^18 julios. Es decir, 7.200.000.000.000.000.000 julios. La energía que desatarían 30 bombas de hidrógeno grandes, las más destructoras que ha creado la humanidad. O energía suficiente como para mandar una nave del tamaño del Titanic a Marte ida y vuelta. Varias veces. Poseemos mucha energía.

El problema es que no sabemos cómo obtenerla. Nos bastaría con reciclar las uñas o el pelo que nos cortamos para saciar todas nuestras necesidades energéticas de por vida. Pero también bastaría con una cucaracha para reducir a cenizas toda una gran ciudad. El método más eficiente que hemos encontrado los humanos para desatar la energía encerrada en la materia es, desgraciadamente, la bomba atómica, cuya eficiencia además no llega al 1%. Y ya conocemos todos la devastación que provoca. Hay mucha, muchísima energía encerrada en la materia.

El olor de los recuerdos

Es sorprendente lo evocador que resultan los olores. No hay ningún sentido como éste para traernos a la memoria recuerdos entrañables, lugares de nuestra infancia, vivencias enterradas en el tiempo. Quizá lo insustancial de los olores los convierten en más evocadores de nuestros también insustanciales recuerdos.

A menudo vamos por la calle y un determinado olor nos retrotrae a algún lugar olvidado hace tiempo. Decimos cosas como que “huele a Pontevedra”, como si una ciudad poseyera en exclusiva un olor determinado. Pero para nosotros es así, es lo que nuestras vivencias han marcado a fuego por siempre en nuestra conciencia. Así, para uno el romero será siempre el olor de Granada y para otros el de Oviedo.

Hay olores que nos devuelven a nuestra niñez, olores que nos hacen sonreír al recordarnos tiempos felices. Es curioso que el sentido menos desarrollado en el ser humano sea el que tenga más fuerza evocativa, apareciendo en el límite de nuestra conciencia, en los suburbios de nuestra mente, para hacernos revivir momentos lejanos que nos estaban abandonando por siempre. Para mí el olor del mar, ese olor salado, fresco, el olor que te envuelve en cuanto se abren las puertas del tren en Cádiz, hace que instantáneamente me sienta en casa, me acoge entrañablemente, me da la bienvenida a mi tierra. Lo aspiro profundamente para llevar esa sensación a cada rincón, para recordarle que de nuevo estoy en casa. Huele a verde mar, como Galicia me huele al verde del musgo y a la sal de las rocas. Cádiz a arena húmeda y Bayona a piedra oscura golpeada por el mar. Cada uno tiene los suyos, y el olor de la infancia siempre será placentero.

Siempre agradable, pues nos devuelven vivencias que nunca volverán. Nunca volverán pues nunca han podido irse. Son esos sentimientos intangibles, esos insustanciales recuerdos que pueblan nuestra rutina, aparcados en un rincón de la conciencia hasta que despiertan a gritos nuestra humanidad, los que nos hacen como somos. Siempre nos acompañan, con esa melancolía que arrastra el tiempo, pues realmente somos nuestros recuerdos.

El origen del sistema solar

Para que aparezca la vida en un planeta, es necesario en primer lugar que se encuentren los materiales necesarios. Como decía Carl Sagan, “Si quieres hacer un pastel de manzana desde el principio, primero debes crear el Universo”... En una nube interestelar de hidrógeno es imposible que se forme vida. Son necesarios el resto de los elementos químicos. Y para que se formen todos los elementos químicos que nos constituyen, es absolutamente necesario que antes nazca, viva y muera una estrella.

Durante la vida de esa primera estrella se van generando en su interior diferentes elementos químicos a partir del hidrógeno original. Hasta llegar al hierro, último de los elementos generados en el horno de fusión nuclear del centro de una estrella. Una vez llegado a este punto, la estrella colapsará al no poder compensar la enorme fuerza de la gravedad con la energía obtenida de la fusión nuclear. Pero durante la enorme explosión termonuclear que pone fin a la vida de esa estrella ya se dan las condiciones necesarias para la formación de todos los elementos de la tabla periódica. Se forma entonces, tras la supernova, una gigantesca nube de gas interestelar compuesta por hidrógeno, helio y una gran variedad de elementos más pesados. Ya tenemos la materia prima que formará todo el sistema solar, incluida la Tierra y, por supuesto, nosotros. Por ese motivo decía Carl Sagan que somos polvo de estrellas. Literalmente.

Hace unos 4.600 millones de años, estos materiales comenzaron lentamente a agruparse, primero gracias a las fuerzas electrostáticas y luego a la acción de la gravedad. El 99,9% de toda esta gigantesca nube se fue uniendo en un punto central, hasta que la presión en el centro de esta enorme esfera fue tan elevada que los átomos de hidrógeno que había en ella se empezaron a fundir entre ellos creando helio. Y generando cantidades ingentes de energía en forma de luz, calor y radiación. Había nacido el Sol.

El 0,1% de materia restante se fue lentamente condensando en órbita a esta joven estrella para formar los diferentes planetas, asteroides y cometas existentes en nuestro sistema solar. Todo esto sucedió con una rapidez extraordinaria. Se estima que la Tierra se formó en solo unos 200 millones de años, tal vez menos.

Entonces, hace unos 4.400 millones de años tuvo lugar un espectacular suceso astronómico que cambió de repente la faz de la joven Tierra y la dotó de un enorme y cercano satélite: la Luna. Pero de esa historia ya hablaremos en otra ocasión. Por ahora, el sistema solar ya se ha formado.

Pierre y Marie Curie

Pocas mujeres hay en la historia de la ciencia que hayan destacado tanto como Marie Curie, por lo menos hasta mediados del siglo XX.

Licenciada en física en 1.893 y en matemáticas un año más tarde, se casa con un profesor de física en 1.895, Pierre Curie. Un año antes empiezan a trabajar juntos en el laboratorio sobre unos materiales con unas características muy peculiares. En 1.895 se descubren los rayos X, y en 1.896 la radioactividad natural, lo que anima a Marie a realizar la tesis doctoral sobre los materiales radioactivos.

Descubren dos nuevos elementos, el polonio (bautizado así por el país natal de Marie) y el radio (por su intensa radiación). En 1.902 presentan sus resultados en público, obteniendo fama mundial de modo casi inmediato. Un año más tarde obtienen el premio Nóbel de física junto con Henri Becquerel “en reconocimiento de los extraordinarios servicios rendidos en sus investigaciones conjuntas sobre los fenómenos de radiación descubierta por Henri Becquerel”. Pierre Curie presentaba ya graves síntomas de una excesiva exposición a la radioactividad. Murió antes de que su enfermedad fuera a más, al ser atropellado en la calle por un carruaje de seis toneladas.

Marie Curie continuó sus estudios, obteniendo en 1.911 su segundo premio Nóbel, en esta ocasión de química, por “el descubrimiento de los elementos radio y polonio, el aislamiento del radio y el estudio de la naturaleza y compuestos de este elemento”.

Curie murió como tenía que morir, de leucemia. La ignorancia sobre los materiales que estudiaba hizo que trabajara con altísimos niveles de radiación sin ningún tipo de protección. Hasta tal punto llegó la radiación a la que se expuso que sus documentos y ropas de las décadas de 1.890 y 1.900, se guardan en la actualidad en cajas de plomo, y quienes los estudian deben ponerse ropa protectora especial, pues son demasiado peligrosos por su nivel de radiactividad. Incluyendo sus objetos personales que ni siquiera entraban en el laboratorio, como sus libros de cocina. Ella emitía ya radiactividad. Durante décadas se pensó que la radiactividad era tan beneficiosa que se incluyó en dentífricos, alimentos, laxantes. Incluso se daban baños de radiactividad para mejorar la salud.

Su muerte llegó en 1.935, un año antes de que su hija, Irène Joliot-Curie, obtuviera también el premio Nóbel de química “por sus trabajos en la síntesis de nuevos elementos radiactivos”. Como no podía ser de otra manera, Irène murió también de leucemia, en 1.956.

Hallazgo sobre el bipedismo

Estos días se ha producido una noticia que está levantando mucha expectación entre paleontólogos de todo el mundo.

Se han encontrado indicios de la aparición temprana del bipedismo. Hasta ahora estaba bastante aceptada la teoría de que los primeros primates bípedos aparecieron en la sabana africana hace unos seis millones de años. Este nuevo descubrimiento anticipa su aparición 15 millones de años, es decir, hasta hace 21 millones de años.

La polémica surge, una vez más, ante la posición de los medios de comunicación, que ya lo presentan como certeza de un bipedismo temprano en la rama que conduciría al ser humano. Simplemente quería remarcar, a los que leyeran estos días la noticia, que no se trata más que de una hipótesis enormemente criticada por la mayor parte de los expertos, pero que los medios dan ya por verdadera. Los hallazgos hacen casi indiscutible que hace 21.000.000 años existió en la entonces selva africana un mamífero bípedo, pero su relación con el ser humano y el resto de primates es enormemente lejana. La hipótesis más aceptada en estos momentos es que esta especie surgió por una mutación genética, pero que no soportó la presión del entorno y se extinguió sin continuar su línea evolutiva. En el clima de entonces el bipedismo no suponía absolutamente ninguna ventaja adaptativa al entorno, y las líneas evolutivas siguen mostrando una división entre humanos y chimpancés de entre hace 6 y 4 millones de años. Si las conclusiones de este hallazgo fueran las que estamos escuchando estos días, la rama hominoidea nunca habría existido. Y de existir, los chimpancés y otros primates serían bípedos.

Aclaro esta noticia porque me irrita profundamente que los medios de comunicación den por ciertas hipótesis científicas en función de su impacto mediático, no de su aceptación por los realmente expertos en el campo tratado. Yo no soy uno de ellos, pero el espíritu escéptico es esencial en el marco científico, y uno debe informarse antes de dar credibilidad a un descubrimiento y, sobre todo, a sus interpretaciones. Imagino que los medios de comunicación tienen asesores científicos (o así debería ser), aunque a veces uno lo duda. Por poner un ejemplo típico, estoy acostumbrado a que den noticias como “descubierta una galaxia a 13 billones de años luz”, mucho más allá de los límites del universo, por una simple mala traducción entre el billón inglés y el español.