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12 de agosto de 2013

¿Puede ser un tren puntual aunque se retrase?

Desde el blog El mundo de las ideas, en el marco del XLIII Carnaval de Física, se propone a físicos, químicos y matemáticos divulgadores explicar cuál es su película favorita. Si bien es cierto que nos deja a los pobres biólogos fuera de la convocatoria, la autora agrega que también está invitado cualquier otro interesado en el mundo de la Física, así que haré como que soy de estos últimos y escribiré algo.
La verdad es que no tengo una película favorita, pero si tuviera que citar unas cuantas creo que en el fondo tampoco sorprendería a nadie, puesto que no haría otra cosa que nombrar alguno de los grandes clásicos del cine, y los que me conozcan ya sabrán que soy un individuo con buen gusto. Posiblemente la que más veces haya visto, siendo aún un crío, sea El maquinista de La General, en la que el gran cómico Buster Keaton interpreta a un maquinista sureño que, en plena Guerra Civil Americana, se adentra en territorio enemigo para recuperar su locomotora y, de paso, rescatar a su amada secuestrada, una zorrupia detestable que previamente lo había rechazado por no alistarse en el ejército.
Así conduce una locomotora el bueno de Keaton.
¿Pero qué carajos tendrá que ver todo esto con el Carnaval de la Física, os preguntaréis vosotros? Bueno, vale, me habéis pillado. El tema no es la película favorita, sino la partícula favorita. El problema es que tampoco sé tanto del asunto como ponerme a dar lecciones de física de partículas, así que entenderéis que intentase escaquearme. Además, igual que pasa con el cine, tampoco tengo una preferida. Pero mirad, ya que estábamos con ello, podemos seguir con las clásicas. No las películas, sino las partículas.
Es curioso como al oír hablar de física y de partículas, comúnmente nos vienen a la mente nombres como protones, electrones, neutrones, muones, bosones, gluones y muchos otros nombres extraños que designan minúsculas porciones de materia inferiores al tamaño del átomo. Sin embargo, en los primeros problemas de física a los que nos enfrentamos en el colegio, nos encontramos con otras partículas totalmente diferentes, y seguirán estando ahí, machaconamente, incluso cuando lleguemos a la universidad, si es que pretendemos estudiar Física. Son las partículas clásicas, y de ellas se encarga, cómo no, la Física Clásica.
Hay un chiste que cuenta que un granjero tenía a sus gallinas enfermas. Se le estaban muriendo y no sabía bien porqué, de modo que llamó a un químico. Este hizo toda clase de análisis al agua y al pienso en busca de toxinas, pero no halló nada. 
-Lo siento, no he logrado averiguar el problema.- Le dijo.
Así pues, el granjero llamó a un biólogo, quien diseccionó un par de gallinas muertas, observó las constantes vitales de las enfermas y examinó sus heces en busca de microbios patógenos, pero tampoco logró llegar más allá que el anterior.
-Lo siento, pero no parece nada que yo pueda solucionar. - Le contestó.
Finalmente, el granjero decidió probar con un físico, quien se sentó con un cuaderno y un lápiz en una esquina del corral y empezó a garabatear ecuaciones y a hacer cálculos.
-¡Eureka! ¡Di con el problema!
-¿Y bien? ¿Qué es? - Preguntó esperanzado el granjero.
-Mmmm... lo siento,- dijo el físico- pero la solución sólo es válida para gallinas puntuales en el vacío.
Estas gallinas no parecen estar enfermas.
Este chiste ilustra muy bien algo que nos encontramos sistemáticamente en Física: la simplificación de la realidad para analizarla y resolver problemas. Ciertamente esto es algo que necesariamente se hace en todas las ramas de la Ciencia, pues abordar el mundo real en toda su complejidad es una tarea prácticamente imposible y no queda más remedio que buscar aproximaciones, pero la verdad es que si en alguna disciplina esto se lleva al extremo, es en la Física. Así es como el físico de nuestro chiste buscó la solución a un problema con gallinas reales haciendo un análisis sobre gallinas con forma de punto y situadas en un aséptico espacio vacío, carente de todas los inconvenientes de un corral lleno de mierda.
La partícula clásica o puntual no existe como objeto real y tangible, a diferencia de esas otras partículas subatómicas que estudia la física moderna. Una partícula clásica es un concepto, una abstracción que se usa para simplificar la realidad sobre el papel, como las gallinas puntuales, y poder resolver ciertos problemas. Realmente, cualquier objeto puede ser considerado una partícula, desde una estrella o una galaxia a una célula o una mota de polvo, siempre y cuando para abordar el problema que deseamos resolver no necesitemos tener en cuenta aspectos relacionados con la estructura interna de ese objeto: si su forma, tamaño, textura, color, la distribución desigual de su masa entre sus diferentes partes o la presencia de elementos móviles en este resultan ser aspectos que podemos ignorar para buscar la solución que necesitamos, podemos suponer que es, sencillamente, un punto con una masa, una velocidad y quizás alguna otra característica que pueda interesarnos tener en cuenta. 

¿Os aburren los problemas de trenes? Pues nada, ahora podéis solucionarlos a cañonazos, como Dios manda. Aquí teneis un problemita de un proyectil arrojado desde un tren en movimiento sobre otro tren en movimiento. Podéis considerar el proyectil una partícula puntual.
Todos recordaremos los aburridos problemas del colegio con trenes que se cruzan o se persiguen, como en la película de Keaton que os contaba al principio. En esos problemas, lo único que nos interesa es saber cuál es la velocidad de los trenes. ¿Qué más nos dará el número de ruedas de las locomotoras, la forma de sus chimeneas, la temperatura de sus calderas, las piruetas del maquinista o los disparos de los soldados? Si nos dicen que circulan en línea recta a una velocidad y en una posición conocidas, y lo único que queremos averiguar es dónde se encontrarán, podríamos imaginarnos que sencillamente son puntos moviéndose sobre una vía. Ciertamente, dibujar el tren al completo es más divertido, pero hay que reconocer que no es tan práctico, sobre todo si se trata de un examen y el tiempo es limitado. Sin embargo, debemos ir con cuidado; a veces las simplificaciones excesivas pueden llevarnos a soluciones que no se pueden aplicar al complicado mundo real, como ocurrió con las gallinas del chiste.
En conclusión, no sé si la partícula clásica es mi favorita, pero he querido reivindicarla en este blog, porque me da la impresión de que cuando hablamos de partículas nadie piensa en ella, y la verdad es que todos podemos ser una sobre la hoja de un examen o en un programa informático. No lo olvidéis.
Por cierto, la película es de dominio público y podéis verla en YouTube. Totalmente acosejable.


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