31 de desembre del 2006

BON ANY!!! ... i per què ara???

Potser avui serà la frase més repetida per molts... però per què precisament avui hem de celebrar l'entrada d'un nou any?

La resposta la trobem en nosaltres mateixos.

EL TEMPS I ELS HUMANS: UNA RELACIÓ D'AMOR-ODI

Tot i que moltes vegades maleïm el moment en que es va decidir que els dies tinguéssin 24 hores i els anys 365 dies, tot té un motiu de ser i si no ens hagués vingut donat... ho haguéssim acabat fent. Com van fer els nostres avantpassats...amb el temps haguéssim arribat a la mateixa conclusió.

Des dels nostres inicis els humans hem tingut la necessitat de prendre referències per estructurar-nos el temps en el que vivim. Primer de tot va ser al Lluna l'encarregada de servir-nos de referència, però els egipcis van veure que no els era gens pràctic.

Van ser els primers en fer un CALENDARI SOLAR. El motiu? Ben senzill: Van observar que els cicles que anava completant el Sol éren molt més adequats per mesurar grans intèrvals de temps i per quadrar-los amb les diferents etapes per les que passava el Nil. Els diferents estats d'aquest marcaven les estacions i amb elles, el treball o no de la comunitat... era molt més pràctic fer un calendari solar.
Així que la comunitat astrònoma egípcia va decidir fer anys amb una durada de 365 dies. Van fer 12 mesos de 30 dies cada un i cinc dies que quedaven fora de qualsevol mes.

Però la Terra triga 365 dies, 6 hores, 9 minuts i 9,7 segons en donar una volta al voltant del Sol. Aquestes hores de més no estaven contabilitzades i van contabilitzar que el calendari egipci s'anés endarrerint respecte als dies reals als que volia representar. Resultat? Els egipcis celebravent les festes d'estiu que els marcava el calendari en èpoques hivernals o viceversa.

Per posar solució al problema, es va fer un congrés amb savis i sacerdots de l'època on es va decidir que els anys tindrien 365 dies i 6 hores. Per poder col·locar aquestes 6 hores sense fer grans canvis en el calendari... van decidir que una vegada cada quatre anys (6x4 =24) l'any tindria 366 dies.

Aquest calendari és tan semblant al nostre, ja que el fet de prendre com a unitat d'any el fet que la Terra faci una volta al Sol s'ha vist que és útil per estructurar i contabilitzar les èpoques de treball al camp i de retruc la vida de molts humans durant anys i anys i anys...

Com ha arribat fins a la nostra cultura el calendari egipci? A través de la civilització romana... com si no?

Els pobles romans no tenien un calendari molt ben estructurat i els desfassaments en dies eren consants. Un conseller de l'emperador Juli Cèsar va fer notar que la reforma feta a Egipte era una bona sol·lució.
Es va adoptar aquesta forma, tot i que amb molts alt-i-baixos, confusions, desfasaments... tot un serial. Us recomano que si teniu un moment us llegiu aquesta història.

Finalment, i al cap de molts anys, el 1582 el Papa Gregori XIII va aprovar i imposar el calendari gregorià. El que finalment utilitzem actualment. Aquest té una estructura bastant complexa en cicles i mesos comptabilitzats en diferents dies... tot per poder compensar que la Terra trigui una mica més de 365 dies en donar una volta al sol.

Bé, i una vegada que ja sabem una mica més sobre el motiu que ens condueix avui a trobar-nos amb amics, familiars, coneguts... i despedir el 2006 i donar la benvinguda al 2007... una curiositat més.

ELS DIES

Les setmanes van ser una estructura que es va donar al calendari, però el dia ve absolutament marcat per la naturalesa. I de fet aquesta va ser la primera estructura del temps que l'humà va adoptar. Cíclicament s'anava fent fosc i clar el cel, amb les avantatges i desavantatges que això comportava i marcant de manera definitiva l'activitat humana.

Tenim molt interioritzat que un dia dura 24 hores. Però... n'esteu segurs?

Podem definir el dia com:

"el temps que triga el sol a passar dos vegades pel mateix punt"

o com:

"el temps que triga la Terra en donar una volta completa sobre sí mateixa."

Doncs vigileu!!! Perquè tot i que no ho sembli, estem definint intèrvals de temps diferents.

Si ens fixem en les dues definicions i ajudats per aquesta imatge de l'esquerra podem veure que no coincideixen les dues.
El punt clau és tenir en compte que mentre la Terra rota sobre si mateixa, també orbita al voltant del Sol i que la llum es desplaça seguint una línia recta.

Efectivament, la Terra triga en rotar sobre sí mateixa: 23 hores, 56 minuts i 4,09 segons. Però en aquest temps també ha recorregut una part del seu camí al voltant del sol. I per tant, la gent que estiguem a la Terra veurem que el Sol no arriba al mateix punt des d'on hem partit fins uns instants més tard. Aquests instants són els que fan que el dia que mesurem sigui d'una durada de 24 hores.



I amb això i una forta abraçada per tothom....

SALUT I BON 2007!!!

17 de desembre del 2006

un veí molt lleuger

Avui explicarem una mica més sobre un dels nostres veïns més propers (parlant en termes astronòmics, òbviament):
Saturn.

I per què Saturn? Doncs perquè fa uns anys es va enviar una sonda espacial amb l'objectiu de poder-ne conèixer de manera més precisa les condicions que es dónen allà. Aquesta sonda ja ha fet la seva feina, els astrònoms que havien de traduir la informació també... i ja ho tenim aquí. Ja sabem com és Saturn, i de retruc, algunes de les seves múltiples llunes (MOOOOOLT INTERESSANTS, JA LES VEUREU).

Per començar, farem un incís tècnic. Totes les fotos que he penjat en aquest post, són fotografies que ha fet la sonda Cassini o la Huygens, en conseqüència propietat de: NASA, Jet Propulsion Laboratory, and Space Science Institute i extretes de la revista National Geographyc (la que ha publicat el reportatge amb totes les informacions).

Bé, doncs una vegada fets tots els aclariments oportuns...

FENT L'HISTORIADOR

Saturn és un dels planetes, que s'han començat a investigar primer des de la Terra. La seva "proximitat" i peculiars anells van despertar la curiositat humana ben d'hora. El primer humà que va tenir l'honor de poder-ne veure el seu tret més escencial va ser GALILEU, el 1610. Va confondre els famosos anells amb possibles llunes que podia tenir Saturn, i no va ser fins més endavant (1656) quan Christiaan Huygens els va identificar com a tals.

A partir d'aleshores, molts han estat els astrònoms que han anat dirigint la seva atenció a Saturn, unes quantes han estat les sondes que s'hi han enviat i el resltat ha estat el descobriment de 58 satèl·lits, un d'ells molt especial:Tità. Més endavant veurem què té que el fa tant suggerent per la nostra curiositat.

El 1997 però, una nova finestra es va obrir als nostres ulls. La NASA va llençar a l'espai la Cassini-Huygens. Aquesta nau tan peculiar que podeu veure a l'esquerra. Després d'un llarg viatge que va durar fins al 30 de juny de 2004 en el que va recórrer ni més ni menys que 3.500 milions de quilòmetres, la nau ja era en òrbita al voltant de Saturn per poder-ne observar amb detall i tranquilitat totes les seves peculiaritats i enviar-les cap a la Terra.


SATURN EN XIFRES

Sempre m'han fet gràcia aquestes seccions que tenen molts articles. Sempre penso que són pels mandrosos que no volen arribar fins al final... que puguin tenir alguna idea del que s'explica. Bé, doncs no seré dolenta i us dono algunes dades curiosetes que potser també serviran per fer-nos una idea de les condicions d'aquest planeta. (Us les poso al principi i així els mandrosos poden acabar de llegir ara... :P)

  • Tamany : 700 vegades més gran que casa nostra (120.500 km de diàmetre)
  • Durada d'un dia: 11 hores (i després ens queixem a la Terra)
  • Número de "llunes": 58 que s'hagin vist fins al moment
  • Densitat: és menys dens que l'aigua (si el poséssim en un piscina...flotaria, efectivament).
  • Diàmetre dels anells: 265.500 km
  • Amplada dels anells: 45 m

I DE LA POLS... NEIX UN PLANETA ...

Moltes vegades, bé no exageraré... Alguna vegada tots ens hem demanat:

i com es forma un planeta?

Ara repassarem per sobre la història de Saturn i així il·lustrem a grans trets el que va passar amb la resta de planetes.


Els científics que han estudiat i elaborat hipòtesis sobre el tema, ens demanen que viatgem 4.600.000.000 (quatre mil sis-cents milions) d'anys enrere. El que ens trobem és un núvol de gas amb forma de disc que rodeja el Sol (un nounat dins l'Univers).
Lentament, diferents partícules es van agrupant, es van agrupant fins que són suficients per poder començar a donar força al camp gravitatori que les uneix i que es va fent fort a mesura que se n'agrupen més... fins que finalment es fa amb el control de la situació.

A mesura que el camp és més gran, atrau fragments més grans de matèria que al seu temps el reforcen... i així va anar aconteixent fins que el nucli va ser prou gran com per atraure grans masses d'hidrogen. Tot aquest gas va fer una pressió molt forta sobre les capes més internes del planeta que van transformar l'hidrogen més intern en metall líquid i extrordinàriament calent.

Encara avui en dia, es conserva aquesta calor al nucli i això provoca uns corrents d'aire calent ascendents que són els causants de vents propers als... 1.500 km/h!!! (uns dels més ràpids del Sistema Solar).

... I ELS ANELLS ...

Aquesta és la pregunta que ve a continuació... Doncs la resposta és: no ho sabem.

No hi ha cap recerca que hagi portat a una explicació prou vàlida de com es van formar els anells, però si que hi ha hipòtesis. La més extesa és la que diu que la mateixa gravetat del planeta desintegraria algun satèl·lit o cometa que passés proper, i que la matèria provinent de la desintegració seria la que hagués servit de "pilar" per anar acumulant matèria al seu voltant i acabar formant els anells que tots coneixem.

El que si que es coneix, és que els anells han estat una creació relativament "recent" dins del sistema solar. Són posteriors a la formació del planeta.

Però a part de per fer bonic, els anells serveixen de model. Els estudiosos de la matèria han trobat en els anells i les llunes de Saturn un model de com es comportarien el Sol, els planetes acabats de formar i les partícules en suspensió que encara es trobaven en el sistema solar quan encara estava en procés de constitució. Aquí a l'esquerra podem veure una foto de la interacció mútua entre petits anells i satèl·lits, un afecta a la forma i actuació de l'altre.

... I LES LLUNES!!!

I és que aquest planeta no es va privar de res. Un munt de satèl·lits orbiten al seu voltant. Se suposa que la majoria d'ells sorgeixen també del mateix núvol de pols que va originar el mateix Saturn. Però els satèl·lits mereixen un post a banda, ja que també han merescut una sonda especial a banda.

N'hi ha de fascinants... petites Terres en miniatura, grans boles de gel, vestigis del sistema solar més primitiu... PRÒXIMAMENT A LES SEVES PANTALLES.

Per acabar, us deixo amb unes quantes meravelles naturals... impressiona bastant més si les intenteu mirar i imaginar simultàniament el SILENCI MÉS ABSOLUT en que transcorren totes elles i tots els processos que he intentat transmetre per aquí... bona nit...





NOVA SECCIÓ!!!

L'altre dia vaig trobar uns fulletons que va fer una conselleria que existia fa un temps (i que s'han carregat... perdó, que han ajuntat amb Indústria, Comerç i Turisme), la d'Universitats, Recerca i Societat de la Informació.

Bé, doncs aquests fulletons donen a conèixer algunes rutes que es poden fer tant per Barcelona com per Catalunya i que van acompanyades d'informació sobre els aconteixements científics que han anat aconteixent al nostre país al llarg d'aquests anys.

No us penseu que seran grans rutes amb païsatges bellíssims, vénen a ser passejos per la Història de la Ciència que s'ha fet a casa nostra. Crec que també és important conèixer-la, no?

Doncs a partir d'ara, de tant en tant, marxarem d'excursió per la geografia, història i ciència catalanes.

BON VIATGE!!!

3 de desembre del 2006

Una paradoxa molt animal

I ja tornem a ser aquí!!!

Avui per tornar-nos a dentrar en el món de la física quàntica. Aquest gran desconegut (moltes vegades pels seus instigadors i investigadors també) al que crec, que no podem témer si no coneixem una mica millor.

Per tal de fer-ho sense traumatitzar a ningú, avui us duc una paradoxa:
EL GAT DE SCHRÖDINGER.

Amb això, veurem una mica què és i com treballa la física quàntica, amb una introducció molt elemental, però prou interessant i novedosa (crec) per la majoria de vosaltres. Espero que no us espanteu, que arribeu al final i que ho disfruteu (en la mesura del possible, clar...).

DEL FORMULADOR DE LA MECÀNICA ONDULATÒRIA

Doncs si, Erwin Schrödinger, a part de tenir aquest cognom tan difícil d'escriure i fer aquesta cara de bona persona va ser un dels capdavanters en la formulació de la Mecànica Quàntica. Ho va fer mitjançant l'equació de Schrödinger.

Per explicar-ho de manera planera, aquesta equació permet trobar la funció d'ona de qualsevol partícula que estiguem estudiant en unes determinades condicions energètiques (que nosaltres imposarem).

Òbviament ara hem d'explicar què és una funció d'ona.

Una funció d'ona ens donarà la informació que volem saber d'una partícula.

En física clàssica tenim equacions, en les que imposant unes condicions (forces que actuen sobre les partícules (o cossos) que estudiem) obtenim la posició de l'objecte en l'instant de temps que nosaltres volguem.

Doncs bé, en física quàntica (per motius que ja explicarem un altre dia) no podem treballar amb posicions exactes, hem de treballar amb probabilitats. La màxima informació que podrem obtenir d'una partícula, és la probabilitat que estigui en un lloc determinat, en un moment determinat... mai saberem del cert on és fins que no fem la mesura i ho "veiem".

Doncs Schrödinger, va trobar ni més ni menys que l'equació que ens dóna aquesta informació (treball per la qual cosa va ser galardonat amb el premi Nobel de física el 1933). Així doncs, mereix ser reconegut com un dels GRANS de la mecànica quàntica.

DE QUÈ VA AIXÒ?

Estem treballant amb conceptes abstractes, complicats i el que és pitjor... ANTI-INTUÏTIUS.
El món atòmic no funciona com ens té acostumats el món que habitem, i aquesta és una gran barrera per que molts físics i habitants del món en general, entrin amb bon peu en el món de la quàntica.
Schrödinger n'era prou conscient i per això, va idear la paradoxa que porta el seu nom. La paradoxa no té altre objectiu, que equiparar els fets quàntics amb el que podria passar al món macroscòpic si fossin les lleis quàntiques les que hi regnéssin.

Després d'això no entendreu la física quàntica, però tindreu una idea de com ens explica (i està demostrat experimenalment que així és) que es desenvolupen els esdeveniments en aquest extrany món.

Som-hi! Què ens explica Schrödinger?

LA PARADOXA DEL GAT (versió original)

La paradoxa és un experiment mental (recurs utilitzat per molts físics del segle XX per explicar grans paradoxes derivades de la física moderna), així que ens permet tornar a una antiga "secció" que feia temps que no apareixia per aquí...

VOSALTRES MATEIXOS...

Imagineu que tenim una caixa tancada i opaca, de manera que no veurem què hi ha dins d'aquesta.
En el seu interior hi tenim:


  • un gat
  • un ampolla de verí
  • un martell lligat a un mecanisme que quan el deixa lliure, cau i trenca l'ampolla
  • un dispositiu detector de partícules alfa, connectat amb el martell
  • una mica de material radioactiu
(Entenc que amb aquesta paradoxa estic alimentant, la llegenda urbana que els físics estem un pèl bojos... però llegiu una mica més, i veureu com no és tan esbojarrat com sembla).

Bé, el dispositiu consta de tancar el gat amb el verí dins la capsa. El verí està contingut en una ampolla que està situada sota d'un martell. Aquest martell està lligat a un dispositiu que s'activa quan detecta l'arribada d'una partícula alfa. (Les partícules alfa, no són res més que dos protons units. Els materials radioactius són els que les emeten.)
Per tant, el dispositiu està muntat de manera que quan el material radioactiu emeti una partícula alfa, el detector s'activarà i això farà que el martell caigui sobre l'ampolla, alliberi el verí i el gat mori. En cas que no arribi cap partícula al detector el gat seguirà "vivito i coleando".

Suposem ara que, durant una hora, tenim la mateixa probabilitat que el material deixi anar la partícula alfa com de no fer-ho (50%-50%).

La física clàssica ens diu, que el gat serà viu o mort. No ho sabem perquè la caixa és tancada, però quan l'obrim ho sabrem. Senzill.

Enfoquem ara l'experiment segons la vessant quàntica.

Si utilitzem el aquest formalisme arribem a una curiosa conclusió: el que trobem a dins la capsa ve descrit per una funció que és la superposició dels dos estats possibles.
És a dir, la superposició del cas "gat mort" amb la superposició "gat viu".
L'intuïció aquí ens diu, que el gat o és mort o és viu, però no pot ser mort i viu alhora... Doncs la física quàntica ens diu que fins que no obrim la caixa tindrem un estat viu-mort del gat.

...



...



...


Bé, i ara que ja heu tingut una mica de temps per pair-ho amb tranquilitat, continuem.

SÓN BEN BOJOS AQUESTS FÍSICS

Aquesta segurament és la frase que es passa per qualsevol ment no-pervertida per la física, després de llegir el que tenim més amunt. Però em sap greu dir-vos que potser una mica si, però no tant com us penseu.

La paradoxa de més amunt, l'únic que fa és posar a escala humana el funcionament de la naturalesa a escala atòmica. Però aquest funcionament és, i està comprovat que això funciona així. El determinisme sembla que ha mort, i per molt que Einstein ho negués... Déu sembla que si que juga als daus.

La reacció més humana després de llegir el que ve més amunt, és pensar:

"Home, doncs pot passar que el gat estigui mort o estigui viu... No ho sabem, però encara que no ho haguem vist podem pensar que el gat dins la capsa és mort o és viu. No cal pensar que és mort i viu alhora!"

Ben raonat, però mentida.

Els primers físics que es van afrontar amb aquestes qüestions ho van pensar i van decidir treure'n una resposta. Van agafar una hipòtesi i van desenvolupar-la per dues vies: la primera suposava que hi havia una superposició d'estats (gat viu + gat mort) i la segona que encara que no el coneguéssim hi havia un estat determinat (gat viu o gat mort). A partir d'aquí, van obtenir mitjançant la teoria els resultats experimentals que resultarien per les dues vies...

... i quina va ser la sorpresa quan van veure que els resultats experimentals provaven que la situació que s'havia donat era la superposició d'estats (gat viu + gat mort).

Mai deixaré d'al·lucinar amb la natura. Per mi la quàntica és una cura d'humilitat per la humanitat.

Crec que la millor manera (i més tranquilitzadora) d'acabar aquest post, és amb una frase del gran Feynmann:

"Qui em digui que ha entès la física quàntica, és que no entén el que és la física quàntica"