Psicofonías

(algo así como el blog de Psicobyte)

Annalen der Physik (1)

En 1905, Einstein envió a la revista alemana "Annalen der Physik" cuatro artículos (aunque uno no se publicó hasta el año siguiente) que pasaron a la historia. Este es el primero de ellos.

El cuerpo negro

En 1879, un tal Josef Stefan había demostrado que todos los cuerpos emiten radiación (luz) en función de su temperatura (Cuanto más caliente, más radiación) y que el rango de longitudes de onda de esta radiación lo hace al revés (cuanto más caliente, menor longitud de onda).

En todo lo que respecta a este post, decir "radiación" es lo mismo que decir "luz", y decir "longitud de onda" es lo mismo que decir "color": Piensa en un arco iris: El rojo es la mayor longitud de onda (y el infrarojo, que no pudes ver, tiene aún más) y el violeta es la menor longitud de onda (y el ultravioleta, que tampoco puedes ver, tiene aún menos). También podría haber usado "fotón" en casi todos los lugares donde digo "quantum", pero no quería liar más la cosa...

Vale, te lo explico de otro modo:

Supongamos que empiezas a claentar un cuerpo: Al principio no verás nada extraño, aunque el cuerpo ya está radiando (si acercas tu mano notarás el calor). Lo que ocurre es que lo hace con una gran longitud de onda (infrarojos), que es invisibe a nuestros ojos.

Si sigues calentándolo, radiará aún más, y además lo hará a longitudes de onda más cortas. Llegará un momento en que la longitud de onda sea lo suficientemente corta para ser visible, y comenzarás a ver brillar un rojo oscuro, luego un rojo más vivo, naranja, blanco... que son colores con menores longitudes de onda.

Ya sé que el blanco no es un color: En realidad, es la componente principal de la radiación la que disminuye su longitud de onda, aunque el cuerpo radia en un espectro amplio (en varias longitudes de onda a la vez). Y, precisamente, describir este espectro iba a ser lo complicado.

Varias teorías trataron de describir cómo se distribuía la radiación según la temperatura, pero las que eran capaces de describir una parte del espectro fallaban en la otra, y viceversa.

La pregunta que se hacían era, más o menos, esta: Un cuerpo ideal que absorba o emita calor perfectamente ¿Cuanta radiación de cada longitud de onda emitirá según su temperatura?

(Este "cuerpo ideal" tiene un nombre: Se llama "cuerpo negro", y a lo que trataban de describir se le llama "radiación de cuerpo negro")

Quanta

Hasta que Planck consiguió una fórmula que describía perfectamente, en todo el espectro, la radiación de cuerpo negro. Pero había una pega: Plank necesitaba suponer que la luz se comportaba como si estuviese "empaquetada". Un cuerpo sólo podía emitir o absorber una cantidad entera de estos "paquetes", y no fracciones de ellos (no vale, por ejemplo, medio paquete) y, además, los "paquetes" de una determinada longitud de onda tenían una energía determinada, inversamente proporcional a su longitud de onda (a menos longitud de onda, más energía).

Planck llamó a estos paquetes "quanta" (que es latín, y en singular es "quantum") pero que en español hemos traducido por "cuantos".

Pese a que en español se suela usar el nombre traducido, voy a usar los nombres originales en este post, para no arriesgarme a frases del tipo de "¿cuantos cuantos...?".

El caso es que los quanta de Planck no gustaron a nadie (ni siquera a él mismo), porque ya tenían las ecuaciones de Maxwell para describir la luz y funcionaban perfectamente. Y las ecuaciones de Maxwell asumían que la luz es una onda ¿Y cuando se ha visto una onda "en paquetes"?

De modo que la mayoría de los físicos se tomó la cosa en el plan de "Bueno, vale. La radiación de cuerpo negro se describe como si los quanta exsitieran, pero todos sabemos que son solo para simplificar el cálculo...".

Para que la gente se tomara en serio los quanta hacía falta, de algún modo, verlos "en acción". Necesitaban algo que solo se pudiese explicar con "paquetitos" de luz.

Y ahora, de verdad, es cuando me meto en el asunto.

1905

El 9 de junio de 1905, hoy hace exactamente cién años, un joven oficial de la oficina de patentes de Berna (Suiza) llamado Albert Einstein, publicó en la revista "Annalen der Physik" (Anales e Física) un artículo con el ampuloso título de "Un punto de vista heurístico en torno la producción y transformación de la luz" (Bueno, como escribió en alemán, en realidad se llamaba "Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichts betreffenden heuristischen Gesichtspunkt"), que trataba de algo tan anodino como el comportamiento de la luz en ciertas condiciones.

Concretamente, Einstein trataba de explicar el "efecto fotoelectrico".

Algunos materiales son capaces de reaccionar ante la luz emitiendo electrones. Este es el fundamento físico que hay tras cosas como las células fotoeléctricas (eas que impiden que la puerta del ascensor se cierre cuando hay alguien en medio) o de las placas solares.

La idea de cómo, mas o menos, funcionaba este efecto estaba clara: Los átomos de los materiales fotoeléctricos tienen algunos electrones "un poco sueltos", y la energía de la radiación es capaz de arrancarlos.

Dicho así es simple. Pero, si nos metemos en los detalles, la cosa se dificulta: Porque estos materiales son bastante selectivos en la forma en la que reacciona a la luz.

Para empezar, un material puede emitir electrones con, por ejemplo, luz naranja, verde y violeta, pero no con luz roja. Es decir, hay un umbral en la longitud de onda que arranca electrones. Longitudes de onda inferiores a ese umbral lo harán, pero las inferiores no, independientemente de su intensidad (un poquito de luz violeta puede arrancar electrones, pero ni toda la luz roja del mundo lo hará).

Además, el color de la luz influye en la energía que se aporta a los electrónes (lo rápido que salen disparados), pero nó en la cantidad de estos que arranca.

Y, por otro lado, aumentar la intensidad de la luz permite arrancar más electrones, pero no les dá mas energía.

Según todo lo que se sabía de la luz en ese momento, era imposible que eso ocurriera de ese modo.

El propio Einstein mencionaba esta dificultad en su artículo:

La idea habitual de que la energía de la luz está distribuida de forma contínua en el espacio a través del que viaja se enfrenta especialmente a grandes dificultades cuando uno intenta explicar fenómenos fotoeléctricos [...]

Pero, sin embargo, si los quanta de Planck existieran realmente, todo sería muy simple y razonable. Si suponemos que son los quanta de luz los que arrancan electrones, la cosa se podría describir así:

Los quanta pueden absorberse solo de forma discreta (en canridades enteras). Cuando un quantum choca con un electrón, le transmite una cantidad de energía que depende, como ya vimos, de su longitud de onda. Si la longitud de onda es demasiado larga (y, por tanto, tiene poca energía), ni todos los quanta del mundo servíran para sacar electrones. De ahí el que haya una longitud de onda umbral.

Como analogía: Por muchas pelotas de tenis que lances contra una pared, no podrás arrnacar un solo ladrillo.

Como la longitud de onda es inversamente proporcional a la energía, quanta con longitudes de onda menores aportarán mas energía a los electrones. Pero como un electrón tiene que absorber un quantum completo (no pueden "repartírselo"), esto no hará que salgan más electrones.

Y, por último, una mayor intensidad de luz (o sea, más cantidad de quanta) hará que salgan más electrones, pero no hará que estos sean más rápidos.

Por este artículo (y no por la Relatividad) Enistein recibió el premio Nobel de Física de 1921.

Este artículo (más incluso que el trabajo de Planck) significó la partida de nacimiento de la mecánica cuántica.

De acuerdo con la hipótesis aquí considerada, en la propagación de un rayo de luz emitido por una fuente puntual la energía no está distribuida de forma contínua sobre volúmenes de espacio cada vez mayores, sino que consiste en en un número infinito de cuantos de energía localizados en puntos del espacio que se mueven sin dividirse, y sólo pueden ser absorbidos o generados como unidades completas.
Los textos aquí reproducidos son de la traducción contenida en el libro "Einstein 1905: un año milagroso", de Editorial Crítica.
(30958 visitas a este artículo)

Anchoas y ballenas

Anchoas (o boquerones, que es lo mismo)

En España seguimos a la gresca con el tema de los caladeros de anchoas: Los pescadores españoles pretenden un paro biológico (es tarde, muy tarde, chicos) con la esperanza de que se recuepere la población.

Precisamente, por la cosa de evitar la sobrepesca, existen instituciones reguladoras que establecen una cuotas. La idea es que se limite la pesca a una cantidad que permita que las poblaciones se recuperen. Lo malo (sobre todo para los peces) es que, al establecer estas cuotas, influyen (y mucho) condicionante económicos y políticos. El resultado es que, para el ejemplo de las anchoas, el límite de pesca está por encima de las posibilidades reales: Están autorizados a pescar más de lo que lo caladeros pueden dar de sí. Como comprenderás, con cuotas así es como si no las hubiera.

La prueba está en los índices de pesca: Seguimos pescando la misma cantidad (en toneladas) o más que antes, pero cada vez lo hacemos de especies que están "mas abajo" en la pirámide trófica. Es un tema aún más serio de lo que parece.

Supongo que, en general, estoy bastante "sensibilizado" con lo jodidos qie tenemos los océanos: Después de todo, el mar que tengo más cerca es un sobreexplotado vertedero colectivo al que llamamos Mediterráneo. Es porbable que en unos años solo lo recordemos por las canciones de Serrat.

Las anchoas lo están pasando crudo en algunas zonas, pero aún aguantan, aunque hay bichos en el mar que lo tienen más grave.

Ballenas

Las ballenas, que son como una especie de bandera en esto del conservacionismo, estuvieron a punto de pasar a la historia. Por fortuna, una serie de moratorias en su pesca han hecho que, aunque reducidas, sus poblaciones hayan logrado sobrevivir.

Pero ahora resulta que Corea del Sur, que participaba en esa moratoria, ha decidido que ya es suficiente, y que va a empezar a pescar a esos bichos otra vez. Algo así opinó también Japón hace tiempo.

El caso es que el próximo 19 de junio, la Comisión Ballenera Internacional (IWC) se reunirá en la ciudad de Ulsan (Corea del Sur), para discutir qué van a hacer con las ballenas. Japón impulsa la vuelta a la pesca, y Corea del Sur parece que quiere seguir esta misma línea.

Naturalemnte, ecologistas de todo el mundo piensan manifestarse allí y preparan todo tipo de protestas. Pero Corea del Sur está lo bastante lejos como para que tú o yo podamos desplazarnos hasta allí, de modo que Greenpeace ha convocado una especie de "marcha virtual" con el lema "No a la caza de ballenas".

La idea es que vayas a la página que tiene preparada a tal efecto, te descargues e imprimas una de las "pancartas" que tienen, te hagas una foto con ella (no debe pesar más de 200 Kb), y se la mandes a través de esa misma web.

Posteriormente, ellos se ocuparán de que todas las fotos que han recibido sean proyectadas sobre la fachada del edificio donde se celebra la reunión.

A mí me ha parecido una muy buena idea.

Aunque solo sea virtualmente, el 19 de junio yo también estaré en Ulsan. Estás invitado a venir.

No a la caza de ballenas
(5893 visitas a este artículo)

Ancho de banda

Resumo, para no aburrir a nadie:

El sábado pasado Ignacio Escolar (el gran Ignacio Escolar) se hizo eco de mi post "Matrimonio y católicos". Como manda la educación (y exige mi licencia) hizo referencia a la fuente original (o sea, yo). Otros lo habían hecho hecho antes, y muchos más lo han hecho después.

Todo perfecto, sobre todo para mi amor propio: Estoy muy contento con mi breve lapso de "popularidad".

Pero ahora viene la parte mala:

Ya llevo unos meses excediéndome en el consumo de mi ancho de banda: Tengo más tráfico del que he contratado. Hasta ahora, los de LMI, que son los que me dan hosting, se han comportado muy amablemente y no se han quejado, pero me temo que este mes la cosa pinta más seria.

Estamos a día siete, y ya he consumido más del 50% del ancho mensual que figura en mi contrato.

Soy consciente de que es algo estrictamente circunstancial: La gente vé el enlace en alguno de los blogs que han copiado el post y lo sigue, para ver quién es el autor o para lo que sea. Cuando esos posts copiados dejen de estar en la primera página y pasen a los históricos, el flujo de visitas hacia aquí volverá a ser el normal.

Pero, mientras tanto, he tenido que tomar algunas medidas de urgencia para aligerar el tráfico.

Para empezar, he bloqueado el HotLink a los archivos de esta página. A veces, alguna gente usa imágenes de este site en páginas de fuera. La imagen sigue almacenada aquí, pero se muestra en la página en la que la han colocado. Cada vez que alguien visita esa página, la imagen es enviada desde mi servidor, con el cosiguiente consumo de ancho de banda. Cuando hacen esto desde algun foro web o cosa similar con mucho tráfico (y eso me está pasando), el consumo se dispara.

De modo que, en este momento, las imágenes y otros archivos de esta página no se muestran cuando son llamadas desde otros sites.

Lo malo es que, al menos por ahora, no puedo bloquear solo parte de las imágenes, así que tampoco se muestran cosas como los pequeños baners de los enlaces. Si alguno de vosotros tiene uno de esos pequeños iconos para enlazarme, no se le mostrará. Lo siento.

Si alguien quiere usar imágenes de este blog, siempre le queda la opción de copiarlas y almacenarlas en otro lugar. No tengo nada en contra de ello.

Lo segundo que he hecho es menos hermético, y mucho más obvio: He cambiado algo la hoja de estilo del blog, he quitado todas las imágenes, y le he dado un diseño mucho más minimalista. Así aligero algo más las páginas, y consumo menos (adicionalmente, la página debe tardar algo menos en cargarse en tu navegador, que tampoco está mal).

De todos modos, creo que este diseño tampoco me ha quedado tan feo.

Lo dicho, que esta situación es bastante temporal.

Otros post en este blog que hacen alusión a este:
(14747 visitas a este artículo)

Blogcuento

Me apunto y sigo el meme de JJ. A ver donde va a parar esto...

Porque, cuando Laszlo intenta rememorar aquella fecha, su memoria se satura de hojas. Hojas secas cayendo desde la ventana de Vaklav, en el rincón más alto del barrio del Josefav. Y gatos, claro. Pero la mente de Laszlo siempre ha estado pobalada por montones de gatos. Y ni siquera le gustan.

(8726 visitas a este artículo)

Premios 20 blogs

Pues no, yo no me presento. Debo ser de los pocos del bloguerío hispano que no están en la lista de los dichosos premios de 20 Minutos. Y no, no es por ningún royo elitista de "estoy por encima de eso" ni nada por el estilo: Es que, para presentarse a esas cosas, hay que registrarse y rellenar formularios y darse todo ese trabajo.

El que sí se presenta es el Ark. Y como tengo la esperanza de que, si sale con algún puesto decente en alguna categoría, le dé por invitar a unas cervezas para celebrarlo, he decidido poner mi poquita de promoción, a ver si le subimos los votos.

Votar por Arkangel en 20minutos.es

Así que ya sabes: A votar a Arkangel.

Que sí, que se lo merece, que el Arkangel tiene un blog muy currado.

Y, cuando lo conoces, no es tan mala gente.

Además, si lees su post, verás que se está rebajando hasta el punto de usar "técnicas de márketing pelín agresivas" (sic).

Alguien que arrastra su dignidad por el fango hasta ese punto merece un poco de piedad. Así que a votarle.

Que os conozco, ladinos, y os veo venir: Que estoy de broma. No intenteis pelearme con Arkangel.

Pero, eso sí: VOTA ARKANGEL.

Por cierto, ya que estoy metido en vereda: Que el Ark es muy guapo, y es un muchacho limpio y decente, y de buena familia. Y no tiene novia.

(6219 visitas a este artículo)
Posts Posteriores (3/4) Posts Anteriores
PCMS 2004