Teletransporte: ciencia ficción Y realidad

      "Teletransporte, teletransporte... Ah, ya me acuerdo, ¡era aquella cosa que hacían en Star Trek!"
Más de uno habrá pensado eso al leer el título del artículo, yo incluida, por lo menos antes de ponerme a investigar algo sobre el tema.

      Lo cierto es que, para mi sorpresa, el teletransporte es una realidad. Pero no os emocionéis, sigue sin ser el teletransporte en el que estáis pensando. Si sois de los que lo entendéis todo mejor con fórmulas hoy os vais a llevar una desilusión, pues vamos a explicar todo básicamente con palabras y (bastante) ayuda de la mecánica cuántica.

      Primero, y para no llegar a equívocos, vamos a definir lo que NO es la teletransportación cuántica. Muchos pensamos en el teletransporte como en Star Trek, es decir, que una persona desaparece en un sitio para, instantáneamente, aparecer en otro. Desgraciadamente, la mecánica no permite ese tipo de teletransporte; lo que si permite es que las propiedades de una partícula desaparezcan de un sitio y, sin pasar por un medio físico, aparezcan en otro. En realidad, y hablando de forma un poco más mundana, se hace una "copia" exacta de la partícula original: lo que se transporta no es materia, sino información. Imagina dos objetos, en dos sitios distintos, y cada uno con sus propiedades: forma, color, velocidad con la que se mueve... En este caso del teletransporte cuántico lo que pasaría sería que las propiedades de uno de los objetos desaparecerían del mismo para aparecer en el otro.

      Esto se ha comprobado con diversos experimentos que ocurre con partículas, pero ¿que pasaría si se intentase algo similar con un cuerpo humano? Podría suceder que algunas de nuestras propiedades desapareciesen de nosotros mismos y apareciesen en otro lugar pero, además de que para conseguir esto tendríamos que aislarnos totalmente (y si nos aislamos nos morimos), tendríamos muchos más problemas añadidos.

      El primer problema con el que nos encontramos es que el cuerpo humano consta de un número enorme de partículas elementales diferentes, por lo que se necesitarían gran cantidad de datos para codificar toda nuestra información. Necesitaríamos, asimismo, disponer de ese exacto número de partículas en el lugar de destino, y dotarlas de la misma información que en el origen, esto es, tu propio cuerpo. Suponiendo que hemos conseguido esto, que cada uno de estos átomos tienen exactamente las mismas posiciones relativas, energías, velocidades, etc. tenemos, amigo lector, una copia exacta de tí. El siguiente paso sería destruir el cuerpo original, para no tener la incómoda sensación de que hubiera otra copia por ahí suelta. Ahora sólo existe un "tú" (todo esto sin entrar en el problema filosófico de si, a pesar de tener exactamente el mismo cuerpo y los mismos recuerdos, eres realmente tú).

      Ahora ya tenemos el transporte hecho pero, como se puede apreciar, no es un proceso para nada instantáneo, y de ahí que no sea un teletransporte de verdad.

      Este teletransporte es teóricamente posible pero, con todo lo dicho hasta ahora, ¿tú te atreverías a someterte a este proceso? ¿Sentirías que el nuevo cuerpo eres tú mismo?

      Si queréis la nota cómica de la jornada, ved la opinión de Sheldon Cooper al respecto en este vídeo:

      http://www.youtube.com/watch?v=n1JSN6ym_sE
[es el mejor que encontré con subtítulos, pero no se puede insertar el vídeo directamente porque desactivaron la url, lo siento]

       Fun Fact: el teletransporte cuántico más largo que se ha lo grado han sido los 16 kilómetros que separan Badaling (Beijing) y Huailai (provincia de Heibei, China).

De Godzillas, Krakens, y demás variedades (II)

Si se da crédito a los relatos de los marineros, el kraken, una aterradora criatura marina, debe contarse entre los monstruos más grandes de todos los tiempos. Para los que no lo sepáis, y antes de que vayáis directos a preguntarle a Google, un kraken es, además de un animal acuático recurrente en libros, videojuegos y películas, una criatura de la mitología escandinava y finlandesa, asimilada normalmente a algún tipo de pulpo o calamar gigante que atacaba barcos y los hundía haciendo uso de sus poderosos tentáculos.

Todos sabemos que las leyendas deforman la realidad, pero lo cierto es que, en este caso,  el kraken está basado en un hecho real. Muchos animales marinos han adquirido grandes dimensiones en el curso de su evolución: ballenas, tiburón blanco y elefante marino, por citar algunos ejemplos. ¿Puede que en este caso nos hayamos topado con algo inventado que puede ser cierto? Lo más probable es que, en la realidad, no pueda existir un animal tan grande como cuentan los relatos, pero sí lo suficientemente grande como para llamar nuestra atención.

Julio Verne describe uno de estos seres en su famosa novela "20.000 leguas de viaje submarino":

Era un calamar de colosales dimensiones, de ocho metros de largo, que marchaba hacia atrás con gran rapidez, en dirección del Nautilus. Tenía unos enormes ojos fijos de tonos glaucos. Sus ocho brazos, o por mejor decir sus ocho pies, implantados en la cabeza, lo que les ha valido a estos animales el nombre de cefalópodos, tenían una longitud doble que la del cuerpo y se retorcían como la cabellera de las Furias. Se veían claramente las doscientas cincuenta ventosas dispuestas sobre la faz interna de los tentáculos bajo forma de cápsulas semiesféricas. De vez en cuando el animal aplicaba sus ventosas al cristal del salón haciendo en él el vacío. La boca del monstruo -un pico córneo como el de un loro -se abría y cerraba verticalmente. Su lengua, también de sustancia córnea armada de varias hileras de agudos dientes, salía agitada de esa verdadera cizalla. ¡Qué fantasía de la naturaleza un pico de pájaro en un molusco! Su cuerpo, fusiforme e hinchado en su parte media, formaba una masa carnosa que debía pesar de veinte a veinticinco mil kilos. Su color inconstante, cambiante con una extrema rapidez según la irritación del animal, pasaba sucesivamente del gris lívido al marrón rojizo.

Ya que la mayoría de las veces nos dedicamos a desmontar la fantasía creada por otros, vamos, aunque sea por una vez, a decir algún punto en su favor, explicando por qué podría existir una criatura de semejantes dimensiones. En los animales grandes, la relación entre superficie corporal y volumen es menor, y eso les permite conservar mejor el calor en las frías aguas del mar. Asimismo, el agua salada (de mayor densidad que su homónima dulce), sustenta mejor una enorme masa corporal que, en tierra, habría sucumbido bajo su propio peso; esto último se debe al principio de Arquímedes que, además de oponerse a la fuerza de la gravedad, es proporcional al volúmen del objeto sumergido (dado que el aire tiene muy poca densidad,  fuera de un líquido esta fuerza es despreciable en comparación con el peso).

Ya que Julio Verne ha sido tan amable de darnos la masa aproximada del calamar, vamos a hacer algunos cálculos que nos permitan ilustrar el principio de Arquímedes:

El primer problema con el que nos encontramos es que la densidad del agua de mar varía con la profundidad.

Teniendo en cuenta que los calamares gigantes habitan en lo profundo de los océanos, vamos a tomar la densidad del agua a grandes profundidades: ρ=1.028 g/cm³.

Imaginemos al calamar en equilibrio, sumergido en el agua. No actúa ninguna otra fuerza, por lo que el empuje hacia arriba será igual al peso (el dibujo anterior con la bolita lo explica bastante bien):
      ρ*g*V_desalojado = Masa*g  (g= aceleración de la gravedad)
      1.028 g/cm³*g*V_desalojado= 25000 kg*g  =>V_desalojado =V_calamar = 24319066 cm³

El problema es que los calamares más grandes que se hayan visto, de una longitud de unos 20 metros (tentáculos incluidos), tienen una masa aproximada de unos 1000 kg. Así, repitiendo los cálculos para estos nuevos datos:
      ρ*g*V_desalojado = Masa*g
      1.028 g/cm³*g*V_desalojado= 1000 kg*g  =>V_desalojado =V_calamar = 972762 cm³

Aquí hemos llegado a los datos contradictorios: o bien el calamar ocupa menos volúmen, o bien se hundiría sin remedio en las profundidades del océano debido a que su peso es mayor que la fuerza que se opone a él (en nuestro caso, el empuje).




Aquí no parece estar hundiéndose, ¿verdad? Además, ya que ahora no tiene el empuje de Arquímedes para ayudarle, ¿creéis que le será tan fácil mover sus tentáculos?

De Godzillas, Krakens, y demás variedades (I)

¿Alguna vez has pensado si pueden existir animales gigantes? Son un tema recurrente en películas de serie B de los años 60, y en algunos casos han pasado a al historia. Con unos efectos especiales que ahora nos hacen reír, presentaron a la gente un nuevo concepto de "amenaza contra la humanidad", sin darse cuenta que, cualquiera que analice un poco esas películas, encontraría un sinfín de maneras de demostrar que la idea de esos bichos no se sostiene (literalmente, como veremos más adelante).

El principal problema que nos encontramos es el siguiente: si aumentamos proporcionalmente el peso de cualquier objeto, manteniendo su forma, el aumento de superficie no mantiene la proporción; algo parecido sucede si aumentamos la superficie y mantenemos la forma, variando ahora la proporción respecto al peso: es imposible que las 3 cosas a la vez guarden la proporción. Piensa en ello. ¿Todavía no lo ves claro? Vamos a intentar explicar esto con un ejemplo un poco menos abstracto:

Imagina un cubo, cuyos lados miden cada uno 1 metro.

Superficie: (1 m2 por cara) x (6 caras)= 6 m2

Volumen: 1 m3

Ahora aumentemos el tamaño de cada cara a 2 metros:

Superficie: (4 m2 por cara) x (6 caras)= 24 m2

Volumen: (2x2x2)= 8m2

      ¿Ahora mejor verdad? Vamos un pasito más allá:

En el anterior ejemplo vemos que si multiplicamos el volumen por 8 (de 1 m3 pasamos a 8), para el mismo ejemplo la superficie se multiplica por 4 (6x4=24). Resumiendo: el volumen crece más rápido que la superficie.

En lo que se refiere al peso, es proporcional al volúmen (no en vano el peso es igual a la densidad multiplicada por el volúmen): cuanto más volúmen, más peso.

¿He oido por ahí que para que toda esta tontería del cubo? ¿Qué dónde está el cine? Vale, vale, ya voy. La película de hoy es "Them! La humanidad en peligro". Para los que no la hayáis visto, la película cuenta que en un remoto desierto de Nuevo México, cerca de donde se tiró la primera bomba atómica, la radiación había hecho mutar a las hormigas, haciendo que se volvieran gigantescos himenópteros de 2 metros y medio. ¿Alguien está familiarizado con el concepto de presión? ¿No? Vale, la presión es la fuerza que se ejerce dividida por la superficie; por lo tanto, cuanto más fuerza (en nuestro caso, el peso) y menos superficie, mayor presión. Pensad en una hormiga... las patas no prometen mucho, ¿verdad? A pesar de que la hormiga ha aumentado de tamaño las patas no lo podrían soportar. Vamos a hacer algunos números:

Tomemos una hormiga corriente, y calculemos su peso (haciendo de paso algunas suposiciones, porque vosotros no sé, pero yo no conozco el volumen exacto de una hormiga):

Supongamos, para facilitar los cálculos, que la hormiga es un prisma. Así, el volumen será:

Volumen= (1 cm de largo)x(1 cm ancho)x(0.3 cm de alto)= (0.01m)x(0.01m)x(0.003m)= 0.0000003 m3

No sé cuál es la densidad de una hormiga, pero para hablar en algo que entendamos todos vamos a suponer 1 kilogramo por metro cúbico (que para lo que queremos explicar sirve). Así, el peso será:

Peso= (1 kg/m3)x(0.0000003m3)=0.0000003 kg

Ahora vamos con nuestra hormiga gigante. En la película decían que tenían aproximadamente 2.5 metros de longitud. Teniendo esto en cuenta:

Volumen= (2.5 m largo)x(2.5 m ancho)x(0.75 m alto)= 4.68 m3

Peso= (1 kg/m3)x(4.68 m3)= 4.68 kg

¿Vosotros creéis que, estando preparada la pata de la hormiga para soportar 0.0000003 kg, podría soportar 4.68 kg (multiplicar el peso más o menos por 1 millón)?

Voy a dejarlo aquí por hoy. Si alguien encuentra algún fallo aberrante por favor, decídmelo; intentaré corregirlo desde la poca idea que tengo. ¡Nos vemos en los comentarios!

PD: Trataré de que todos los artículos sean así, explicando las cosas de un modo general, y luego llevándolo a alguna película o libro.

Y de repente... un blog

Sables de luz, esqueletos de metal, gente que puede volar o caminar sobre el agua, bichos gigantes y diminutos... ¿Nunca os habéis preguntado si estas cosas pueden o no pueden ser verdad? Yo la verdad es que muchas veces pero, hasta este año, nunca me había parado a tratar de analizar todos estos fenómenos de forma rigurosa, desde un punto de vista, digamos, científico. ¿Qué por qué este año? Os voy a decir por qué:

Corre el año 2010, y una estudiante de 3º de Ingeniería Química se encuentra con que todavía no ha hecho ningún crédito de libre configuración. Comienza a adentrarse en este vasto mundo, para descubrir que entre todas las cosas inútiles que hay pueden aparecer asignaturas útiles, interesantes, o cuanto menos curiosas y diferentes. Así doy con una asignatura llamada "Física en la Ciencia Ficción". El planteamiento de la asignatura parece interesante, así que me matriculo. La metodología es totalmente distinta al resto de las asignaturas que curso este año, y uno de los requisitos para aprobar es abrir un blog, y actualizarlo de manera más o menos regular a lo largo del cuatrimestre, con pequeños artículos que analicen y expliquen películas o novelas desde el punto de vista de la Física.

Así que en líneas generales eso va a ser mi blog; intentaré, además, que sea lo más llevadero posible para que vosotros, lectores, entendáis las cosas lo más fácilmente posible. Se tendrán en cuenta los comentarios que hagáis ;).

Gracias por vuestro tiempo ^.^