La Verdad

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Autor: rqna_1447160170
SOLUCIÓN AL 25/2/2017 : CASUALIDAD O LÓGICA REFLEXIÓN
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Alberto Requena | 08-03-2017 | 1:13| 0

CASUALIDAD O LÓGICA REFLEXIÓN

Investigar es el acto humano en el que mediante la formulación de una hipótesis y empleando un método se contrastan los hechos observados con las hipótesis de partida para formular unas conclusiones. En la metodología radican los requisitos para la calificación de una investigación como científica: criterios de objetividad y rigor, compartidos por el ámbito científico; ausencia de subjetividad. La reproducibilidad de las conclusiones es condición sin equa non, para que el método sea científico. Es la garantía de haber descubierto la ley que rige el proceso y que se estudia: la regularidad.

La observación, por tanto, es el punto básico, ineludible en toda investigación científica. Saber observar, tener oficio en la observación, no descartar nada sin la seguridad de que se puede prescindir de ello es tan importante como haber adquirido la destreza de planificar la observación y establecer el itinerario a recorrer desde las hipótesis hasta las tesis. En muchas ocasiones y no sin cierta sorna, se habla de serendipia, otorgándole una pátina de casualidad o intervención del azar, cuando suele estar más cerca de una vigilia permanente en la observación de aquéllo que para otras mentes, incluso más privilegiadas, pasa desapercibido. La gracia del buen investigador es ser capaz de ver lo que otras mentes no han sido capaces de identificar, observando las mismas cosas.

El descubrimiento de la benzopurpurina (purpurina) ejemplifica bien la referencia. En el siglo XIX y buena parte del siglo XX, la figura del ayudante de laboratorio fue una profesión muy acreditada para el laborante que llevaba a cabo las tareas rutinarias de la investigación. Duisberg trabajaba en la fábrica de colorantes Bayer en Elberfeld y el mozo de laboratorio se llamaba Dornseif. Mientras que en la factoría Agfa de Berlín, habían partido de la anilina para la fabricación de los colorantes, en la fábrica de Bayer habían partido de la toluidina. El trabajo era duro porque pretendían obtener un color rojo, pero no lograban un método reproducible, ya que una vez obtenían un color demasiado pálido, otra era del color del ladrillo y otras gamas que no se aproximaban a la pretendida, como el rojo Congo que habían obtenido en Agfa. El mozo no daba abasto para limpiar los vasos de precipitados que se acumulaban en la pileta del laboratorio con precipitados de colores gris, negro o rojo. En cierta ocasión Duisberg precisó un vaso limpio y se acercó al lugar de trabajo del mozo de laboratorio en búsqueda de aquél, encontrándose con los vasos sucios, pero antes de llamar la atención por el descuido, apreció que había algo rojo brillante en algunos vasos. Justo lo que andaba buscando hacía mucho tiempo. Simplemente, la reacción requería más tiempo del que le estaban dando. De haber sido diligente el mozo de laboratorio, no hubiera encontrado la purpurina.

 

¡Qué increíble casualidad! Pero estas casualidades no son infrecuentes en la Ciencia o en la Técnica. Muchas veces se invierte tiempo, esfuerzo y dinero, sin lograr nada. Pero, en un momento dado, se descubre en alguna parte, algo a lo que no se había dado ningún valor y que tiene bien las propiedades buscadas, bien otras interesantes para aplicarlas. Ciertamente, un químico no se puede ver arrastrado por lo bello o lo interesante y no puede dejar al margen productos que le parezcan de escaso valor o resultados inútiles. El científico que trabaja empíricamente, debe estar atento a cualquier veta que aparezca. Necesita instinto para saber lo que puede o no ser un resultado aceptable.

No se trata de que el azar venga a herir el amor propio del investigador, sino de la atención en que cualquier condición o restricción puede haber pasado nuestro control y su incidencia sale a flote en cualquier momento. Hay ámbitos más proclives a la necesidad de observación técnica, que son aquellos entornos que no goza del rigor propio del ámbito científico. Para combatir el moquillo en los perros se había difundido que la naftalina tenía propiedades febrífugas. Un farmacéutico dispensó, pretendidamente la naftalina que le pidieron. Habiendo observado la eficacia y cuando los usuarios ya estaban redactando un informe sobre la eficacia de la naftalina, el farmacéutico les informó que se había equivocado y les había suministrado acetanilina, en lugar de naftalina, que sigue siendo hoy día, junto a la fenacetina, el principio activo más eficaz contra la fiebre. Es decir que podemos llegar al descubrimiento por casualidad o por una lógica reflexión. Mejor la segunda.

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SOLUCIÓN AL 11/2/2017: EL ESQUIVO PUNTO
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Alberto Requena | 08-03-2017 | 1:09| 0

 

EL ESQUIVO PUNTO

Estamos familiarizados con el concepto geométrico de punto como ente fundamental, junto con la recta y el plano. Si se trata de un ente geométrico, sin dimensión, no tiene longitud, ni área, ni volumen. Describe una posición en el espacio con respecto a un sistema de coordenadas. Euclides lo definió como lo que no tiene ninguna parte. Pero no es un objeto físico. En Ciencias de la Naturaleza, el punto no tiene el mismo significado que en Geometría. Para empezar, hay puntos de diversos tamaños, como evidenciaremos.

La Historia de la Humanidad se plasma en una búsqueda constante e infatigable para explicar la realidad percibida. Progresivamente, se han ido construyendo teorías que la expliquen, desde el nivel más elemental hasta el más grandioso. Siempre ha sido un anhelo construir una teoría final, global, total. No ha sido posible, por el momento. Así que, nos hemos contentado con respuestas parciales, fragmentarias, limitadas. No deja de sorprender que hayamos sido capaces de describir partes, sin tener una idea cabal del todo. Hemos sido capaces, como Humanidad, de ir todavía más lejos, dado que, por ejemplo, encontramos explicación al movimiento de una máquina que surca los aires, independientemente del material de que está construida o de su naturaleza íntima, como ocurre cuando aplicamos las leyes de Newton, pongamos por caso. Es decir, describimos a una determinada escala, ignorando lo que acontece en el mismo sistema a otra escala diferente, todavía no comprendida o, incluso, ignorada. En torno a 400 a.C., Demócrito y Leucipo propusieron concretar la unidad básica de la materia en lo que denominaron átomo (que significa sin división, aunque posteriormente se ha revelado inapropiada la denominación), pero el arrebato imparable de Aristóteles, en torno al 350 a.C., enterró durante muchos siglos la propuesta de aquéllos, sustituyéndola por la mágica combinación de cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua, que ha enredado a la Humanidad hasta tiempo, relativamente reciente y permanece latente en algunos pocos, todavía no convencidos de las evidencias científicas.

La reflexión inevitable se formula así: ¿cómo se explica la realidad si para la materia no hubiera una unidad mínima de referencia? Pues, lo más inmediato es que podríamos subdividir la materia hasta el infinito. Pero ¿qué ocurriría si pudiésemos dividir, por ejemplo, una gota de agua infinitas veces? Pues que el “charco” que formaría la gota podría tener un espesor infinitamente pequeño y ocupar, por tanto, toda la superficie que nos pudiéramos imaginar. Nunca acabaríamos de disminuir su espesor. Pero la evidencia directa es que el “charco” debido a la gota es de espesor finito. Eso nos dice la observación. Contiene moléculas. Las moléculas interaccionan eléctricamente y mantienen fuerzas operativas entre ellas, de naturaleza eléctrica, genitoras de la tensión superficial, a la que se debe una resistencia a aumentar la superficie de contacto con otro medio, manteniéndolas unidas entre ellas, preferentemente. Por ello, la gota mantiene su identidad y no se extiende en cada vez más finas capas de espesor decreciente. Las moléculas contienen átomos que se evidencian en las reacciones químicas. Los átomos, mal llamados así, se componen de núcleo y electrones que, desde la ignorancia, se dice que giran sobre aquéllos, aunque si fuera así colapsarían sobre el núcleo al ser cargas aceleradas girando y obligadas, por tanto, a emitir radiación electromagnética y perder energía. La Mecánica Cuántica remedia tal desatino y solamente permite ciertas órbitas, aportando estabilidad al átomo. En el núcleo, los protones, con carga positiva, se deberían repeler, en lugar de coexistir. Para mantenerse en paz, requieren fuerzas que lo justifiquen, como la denominada fuerza de interacción fuerte. Esto indica que estas partículas tienen que estar formadas por algo todavía menor que ellos, que contrarreste la repulsión eléctrica, como son los denominados quarks. Si nos detenemos aquí, surgirá todavía la pregunta de ¿por qué los electrones y los quarks no están constituidos por otras partículas, todavía de menor tamaño? Podemos pensar que el electrón ya es un punto. Pero el principio de incertidumbre arrasa con el concepto de punto, por cuanto el principio de Heisemberg, convierte el punto en un lugar difuso en torno a la partícula en observación. El tamaño de este punto, depende del contexto; en la versión original depende de la velocidad y de su masa. Si el electrón o algo por debajo de él en tamaño, fuera un punto, precisaríamos observarlo con herramientas en una escala cuyas unidades fueran de tamaño inferior. La radiación nos vale para ello. Cuanto menor sea la longitud de onda más pequeño puede ser el objeto a observar. Pero esto implica que aumenta la energía, según la ecuación de Planck y Einstein para los fotones. Si descendemos en el tamaño del punto a detectar, incrementamos la energía de la onda precisa para ello. Infinitamente pequeño en tamaño, supone infinitamente grande en energía. ¿hasta dónde? En tamaño hasta la distancia de Planck. En energía unos mil billones de veces la que hoy puede conseguir el acelerador LHC del CERN en Ginebra. Con el riesgo de que en la acumulación de mucha energía en un punto, generaríamos un agujero negro. El espacio-tiempo estaría lleno de agujeros negros microscópicos. Estamos a mucha distancia todavía de saber a Ciencia cierta donde está el punto.

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SOLUCIÓN AL 28/1/2017 : PONIENDO COLOR AL MUNDO Y…
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Alberto Requena | 08-03-2017 | 1:04| 0

PONIENDO COLOR AL MUNDO Y…


El mundo que observamos tiene color. La vida no discurre en blanco y negro. Desde siempre se ha buscado el color, en todas las culturas. Los colorantes naturales fueron muy preciados y supusieron una economía boyante. Se obtenían, solamente, a partir de derivados de plantas, invertebrados o minerales. Ya hay constancia de ellos en el Neolítico. En China constan desde hace más de 5.000 años. Una tablilla neobabilónica, datada en el siglo VII a.C., relata una receta para teñir lana con lapislázuli. Las fibras textiles se coloreaban antes del hilado o después de éste. Los denominados mordientes, taninos procedentes de agallas, sales, alumbre natural, vinagre o la misma orina envejecida, fijaban el colorante a las fibras. La fibra aconsejaba el colorante apropiado: las fibras de celulosa, como algodón, lino, etc., requerían que el colorante reaccionara con la fibra, que normalmente se sumergía y se fijaba a la luz solar con intervención del oxígeno. Las fibras de proteína, como la lana, cachemir, angora, seda, cuero, etc., requerían colorantes ácidos y mordientes indirectos. Hoy, los colorantes naturales son muy variados, algunos procedentes de insectos, como el rojo de la cochinilla, otros, como el amarillo a partir de la orina de la vaca, el azul de la plantas indigoferas, el verde del arsénico o el ámbar de la arcilla, etc.

A mediados del siglo XIX el azul índigo natural era muy apreciado y estimuló la investigación intensiva en los derivados del alquitrán de hulla, hasta dar con la síntesis del mismo e iniciar la producción artificial de los colorantes, desplazando la economía del sector primario al sector industrial. En torno a 1865 se abrió en Manheim la empresa Badische Anilin und Sodafabrik (BASF), que produjo el índigo artificial según la fórmula descubierta por el químico alemán Adolf von Bayer que la sintetizaba a partir de benzaldehído, acetona y una base procedente del alquitrán de hulla. Consiguió la patente en 1880 y recibió el Nobel en 1905. En poco tiempo floreció el negocio de la producción de colorantes: derivados de la anilina, fucsina y sus violetas, azules, verdes, resorcina, azafranina, auramina y rodamina, la eosina y el azul de metileno, la denominada rubia (alizarina) que desplazó la producción de la natural, producida en el sur de Francia, los colorantes azoicos, que teñían el algodón sin necesidad de mordiente. Los tintoreros pasaron de manejar veinte colorantes naturales a más de quince mil sintéticos. Todo se inició con la separación, veinte años antes, de la isatina, contenida en el índigo natural. Mediante la combinación con pentacloruro de fósforo, se volvió a pasar de la isatina al índigo, que ya era artificial, por tanto. La verdadera síntesis se logró en 1878 al obtener la isatina a partir del ácido fenilacético.

En 1870 una joven recién casada regaló un microscopio a su marido, que ejercía en un pueblo de Prusia Oriental. Le acopló un condensador de luz Abbe y adaptó los pasos de rosca, pasando de 300 hasta mil aumentos. Se trataba del Doctor Koch, cuya obsesión era definir las características de enfermedades como la escarlatina, la difteria, la gangrena, etc., con las que manejaba a diario con sus enfermos. Ahora, disponía del microscopio. Advirtió que los tejidos que observaba bajo el microscopio se confundían al incrementar los aumentos, ya que eran demasiado transparentes para percibir sus contornos con luz débil. Se le ocurrió teñir los tejidos con todos los colorantes de anilina, en todos los colores y tonos, hasta encontrar la tinción más favorable. En un frotis (preparación microscópica delgada y transparente para observación al microscopio) teñido, de un cordero enfermo de carbunco, identificó una especie de palitos que formaban hileras. No sabía si tenían que ver con la enfermedad. Una gota de sangre de un cordero enfermo se la inyectó a un ratón y murió éste. Una gota de sangre del mismo cordero enfermo, mezclada con el suero de un cordero sano, le arrojó una cuenta de unos cien palitos. Puso la mezcla en una estufa y lo mantuvo dos días a la temperatura del cuerpo humano y ahora en el frotis contó millares de palitos. Knoch descubrió de esta forma el bacilo del carbunco. En 1882, con ayuda del microscopio, el azul de metileno y el condensador de Abbe, descubrió el bacilo de la tuberculosis

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SOLUCIÓN AL 14/1/2017 : ENVIDIAS Y AMBICIONES
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Alberto Requena | 08-03-2017 | 12:49| 0

ENVIDIAS Y AMBICIONES

 

En 1864 Laugen y Otto fundaron en Colonia la fábrica de motores Deutz y buscaron a un ingeniero, Daimler, que trabajaba en una fábrica de máquinas en Karlsruhe, pero lograron convencerle con el futuro de los motores a gas. Otto había dado con la clave del motor a cuatro tiempos, consiguiendo el gas apropiado. La ventaja sobre el motor atmosférico era lo silencioso que resultaba el motor de cuatro tiempos. Pero el motor funcionaba de forma irregular y lentamente y su rendimiento era muy bajo. No lograba más de tres HP (caballos). Una máquina así no la podía ofrecer al público.

Entró en escena Daimler, convenido de que la máquina de vapor era demasiado pesada, ocupaba mucho espacio el depósito de combustible, el calentador y tenía enormes dimensiones. El motor, en cambio, no requería ni depósito, ni calentador y se le ponía en marcha y paraba en cualquier instante y, sobre todo, su reducido tamaño. Los motores, pues, tenían que ser pequeños y menos pesados. Las cuentas eran diáfanas: para lograr una potencia de un caballo, se requerían casi mil kilos. Si pretendíamos mover un carro a motor, para dar cabida a la potencia de dos caballos, habría que cargar el vehículo con dos mil kilogramos de combustible. Pero el desplazamiento de estos dos mil kilos, requería dos caballos, solo para ello, con lo que el rendimiento de un motor así hubiera sido cero. Objetivo, por tanto, para Daimler: mayor potencia a igual peso o un peso más ligero y mayor número de revoluciones.

Daimler venía de trabajar en una fábrica de armamento, donde la precisión y la excelencia eran el leiv motiv. Decíase que “para la técnica, no basta el trabajo mecánico, exige precisión”. Los motores de gas se alimentaban con gas del alumbrado, obtenido en las fábricas de gas, mediante destilación de hulla o carbón de piedra o madera, en ausencia de aire a temperaturas de 1200-1300 ºC, produciéndose una mezcla de hidrógeno, metano, etileno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, nitrógeno y oxígeno, en orden descendente en proporción, siendo el primero un 45% de la mezcla. No se podía obtener en otras instalaciones y eran pocas las ciudades que las tenían. Era importante independizar el motor del gas del alumbrado. Se ensayó con gas de carbón y con hidrógeno puro, resultando demasiado caros, aunque funcionaban bien. Se ensayó con líquidos que se evaporaban fácilmente y los vapores resultaban explosivos. Se encontró un candidato en el petróleo: la bencina. No sabían cómo evaporarla y emplearon un ovillo de lana embebido en bencina que situaron ante la abertura de la aspiración del motor. El experimento acabó al reventar un cilindro. Daimler y sus colaboradores se dedicaron a perfeccionar un vaporizador.

Otto seguía insistiendo en el motor de cuatro tiempos, ya lograda la patente. Daimler consideraba insuficientes las 150 – 180 revoluciones que lograba en el mejor de los casos. Al alcanzar las 250 revoluciones fallaba el encendido y las explosiones eran irregulares. Daimler logró, con el tiempo, reducir la cilindrada por segundo de 100 litros por caballo a 50 y posteriormente a 10. El peso del motor disminuyó, por lo tanto, de 1000 kilos a 100 kilos por caballo. Lograron construir un motor de cuatro tiempos de ocho caballos, con un solo cilindro. Posteriormente, Daimler acopló dos cilindros accionando los pistones de ambos cilindros, sobre el mismo eje del cigüeñal. En 1882 salió de la fábrica de motores de gas de Deutz, el primer motor de 80 caballos.

Dos casas comerciales, desde la envidia o ambición comercial, descubrieron que un relojero de Munich había informado de una máquina que funcionaba según el principio del motor de cuatro tiempos. El relojero había muerto y nunca patentó tal cosa, pero la circunstancia la aprovecharon para entablar un proceso de grandes dimensiones contra Otto. Ingenieros, científicos y fabricantes revelaron bajo juramento los logros de Otto, haciendo ver que, sin los méritos de Otto, no existiría ningún motor de cuatro tiempos de gas. Todo fue inútil, el tribunal retiró la patente a Otto en 1886. Pérdida material, pero ofensa y amargura suficientes para causar el fin prematuro de Nicolás Otto en 1891.

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SOLUCIÓN al 10/12/2016: TIERRAS PRÓXIMAS
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Alberto Requena | 08-03-2017 | 12:40| 0

TIERRAS PRÓXIMAS

En el mes de agosto pasado, le revista alemana Der Spiegel se hizo eco de un anuncio de los científicos del Observatorio Europeo Austral que daban a conocer la existencia de un nuevo exoplaneta similar a la Tierra. Orbita en torno a Próxima Centauri que es la estrella más cercana del sistema solar, a una distancia que permite la existencia de agua líquida en su superficie.

La condición más restrictiva para que pueda haber vida es la presencia de agua líquida. Es el componente más importante para los seres vivos. El calor específico del agua, es excepcionalmente elevado, 1 kilocaloria / kilogramo ºC, es decir que hemos de suministrar 1 kilocaloria por cada kilogramo para elevar la temperatura solamente 1º C. Para que nos hagamos una idea, el calor específico de la Tierra es de sólo 0.44; el del acero es 0.12; el del aire es 0.12 y el del aceite es 0.45, en las mismas unidades en que el del agua es 1. Esto hace que el agua se caliente despacio, porque necesita mucho aporte de calor y que se enfríe también despacio, en relación a otros compuestos. Cuando aplicamos la misma cantidad de calor a dos muestras que contienen distintos compuestos de diferente calor específico, la de menor valor se calentará más rápidamente. Si mantenemos la aplicación de calor el mismo tiempo, la de menor calor específico alcanzará una temperatura más elevada.  Pensemos que los mares, que son acumulaciones de agua, dadas las características de ésta, tendrán mucha inercia para calentarse y para enfriarse. Los mares y océanos modulan la absorción y emisión de calor y esto sirve de regulador de la temperatura. Cuando llega a estar caliente el agua del mar por la acción del Sol, ya es de noche y comienza a enfriarse. El resultado es que la temperatura del agua no cambia mucho y permite la existencia de vida en ella.

El agua asciende por un tubo, gracias a la capilaridad que consiste en que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular entre las moléculas que la forman, es menor que la adhesión del líquido al material del tubo. Se dice que el líquido moja. Sube por el tubo hasta que la tensión superficial se equilibra con el peso del líquido que llena el tubo. En caso contrario, cuando la adhesión es mayor que la cohesión, no moja y la misma tensión superficial hace que el nivel descienda y la superficie es convexa. Es el caso del mercurio. Esta propiedad es la que regula parcialmente el ascenso del agua dentro de las plantas, sin consumir energía para vencer a la gravedad y que la savia de los árboles llegue a las hojas, incluso con árboles de gran porte, como las enormes y legendarias secuoyas.

Por si fuera poco, el volumen del agua sólida es mayor que la del agua líquida, así que cuando se congela, lo hace comenzando por la superficie y esto permite que haya vida debajo de la parte helada. La tensión superficial del agua, también es excepcionalmente elevada y supone que haya, incluso, artrópodos que caminan sobre ella, como los mosquitos o los denominados zapateros, lo que ha permitido diseñar estructuras biomiméticas como robots acuáticos y pequeñas embarcaciones

Además de la restricción del agua para que exista la vida, hay otros factores como una temperatura entre -3 ºC y 45 ºC, bien por estar a una determinada distancia de una estrella, bien porque tenga calor interno suficiente para mantener aquellas temperaturas propias de la vida; una atmósfera con oxígeno en la concentración adecuada, ni mucho ni poco, el justo para que tengan lugar las reacciones y otros compuestos como el dióxido de carbono que mantenga el efecto invernadero razonable o el ozono para que filtre la radiación ultravioleta, peligrosa para los seres vivos; la existencia de un campo magnético que desvíe las radiaciones ionizantes a los polos, por ejemplo; una radiación ponderada, de forma que las componentes peligrosas se vean filtradas por algún nivel de la atmósfera, como hace el ozono de la estratosfera, en la Tierra.

Lo cierto y verdad es que el exoplaneta descubierto está asociado a la estrella Próxima Centauri, una de las estrellas de Alfa Centauro, constelación visible en el hemisferio sur y situada a 4.24 años luz de la Tierra. Anteriormente, hace un año aproximadamente, la NASA anunció el descubrimiento de un exoplaneta muy parecido a la Tierra, pero más alejado, a unos 1.400 años luz. Ni uno ni el otro, aunque las distancias sean incomparablemente diferentes, están al alcance de nuestra tecnología de transporte actual. Solamente el telescopio Kepler ha identificado más de 1000 planetas similares a la Tierra. Se llegan a estimar hasta 200.000 en nuestra Galaxia. Es muy improbable que estemos solos. En el Universo entre 15.000 y 20.000 millones de planetas, estar solos es más improbable que estar acompañados.

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Sobre el autor Alberto Requena
Atanor es una herramienta de búsqueda. Esta sección pretende ser una vía por la que se vierten aspectos relevantes de la Ciencia y la Tecnología: hechos, reflexiones, consideraciones, aspectos destacables. Pretende recoger todo aquello que forma parte de lo que queremos conocer, pretendemos saber y no no está bien que forme parte de la ignorancia.

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