miércoles, 17 de diciembre de 2014

Re-sonator

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"Fue un error que Crawford Tillinghast se dedicara al estudio de la ciencia y la filosofía. Esas materias deberían estar reservadas al investigador frío e impersonal, ya que ofrecen dos caminos igualmente trágicos al hombre sensible y de acción: la desesperación si fracasa en sus estudios, y el espanto más inaudito e inimaginable si triunfa."

Así reza uno de los párrafos contenidos en el fantástico relato breve del maestro H.P. Lovecraft titulado Desde el más allá (From Beyond, 1934) y que fue llevado a la gran pantalla muchos años después bajo el estrambótico título de Resonator (From Beyond, 1986). Por cierto, no os perdáis la inolvidable y excitante escena en la que la neumatiquísima Barbara Crampton se viste de cuero y látex negro. 

Bien, volviendo al tema que nos ocupa y que no es otro que la narración del célebre escritor norteamericano, en ella se cuentan las terribles desdichas del doctor Crawford Tillinghast, autor de "investigaciones orgánicas y metafísicas". Tillinghast sostiene que los cinco sentidos humanos son débiles y limitados y que hay "otras existencias dotadas de una serie de sentidos más amplios, poderosos o diferentes."

Con el objetivo de demostrar sus teorías, consigue crear una máquina generadora de ondas "que actúa sobre ciertos órganos sensoriales que habitan en nuestro interior en un estado rudimentario y de atrofia." Al conectarla y tras los chisporroteos y runruneos pertinentes de rigor, apareció una extraña coloración. Dirigiéndose a su ayudante, el doctor Tillinghast afirma:

- "¿Sabes qué es eso? -susurró-. ¡Son rayos ultravioletas! [...] Tú creías que eran invisibles, y así es... pero ahora puedes verlos, al igual que otras muchas cosas invisibles."

Al parecer, el extraño dispositivo creado por Tillinghast estimula la glándula pineal de las criaturas vivientes, "el mayor órgano sensorial". Un poco más adelante:

- "No te muevas, pues con esos rayos pueden vernos tan bien como nosotros los vemos."

Resulta un tanto discutible que unas ondas (sean del tipo que sean) provoquen la estimulación de la glándula pineal, esa glándula a la que el mismo René Descartes atribuyó ciertas propiedades místicas de conexión entre cuerpo y alma. Pero la historia de Lovecraft resulta más bien inspirada por la creencia en los centros de energía o chakrás de ciertas culturas asiáticas, como la hinduista. En efecto, uno de éstos, el conocido como agñá chakrá se relaciona con la glándula pineal, y se simboliza por un loto color añil con dos pétalos. El agñá es el chakrá del tiempo, la percepción y la luz, atribuyéndosele las propiedades de un "tercer ojo", atributo que no posee en absoluto desde un punto de vista orgánico, aunque sí guarda cierta relación con la función fotosensorial.

Por otro lado, lo que sí resulta cierto es que el órgano humano de la visión no posee la propiedad de captar la radiación electromagnética correspondiente a la longitud de onda del ultravioleta, pues resulta que el cristalino, la lente encargada de enfocar sobre la retina los rayos de luz que llegan a nuestros ojos tiene la capacidad de absorber justamente en ese rango particular de longitudes de onda. Asimismo, el cristalino también actúa como filtro de luz visible, impidiendo el paso de buena parte de la luz más energética, la correspondiente al color azul. Cuanto más viejo es el ojo y, sobre todo, si se llega a desarrollar una catarata, menos luz llegará a la retina de esta parte del espectro. Un paciente operado de cataratas nota un cambio de luminosidad debido a que la componente azul del espectro visible aumenta repentinamente y puede incluso experimentar un cambio en la percepción de los demás colores del espectro cromático.

"Un poco después, sentí que unos seres animados y gigantescos pasaban rozándome, o caminaban o se deslizaban a través de mi cuerpo supuestamente sólido... "


sábado, 13 de diciembre de 2014

Los tubos neumáticos de Futurama

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Philip J. Fry es un atontado repartidor de pizzas a domicilio que tiene problemas en su trabajo y ha sido abandonado por su novia el mismo día de nochevieja de 1999. Cuando se dispone a hacer su última entrega del año, una broma pesada le lleva hasta unos laboratorios de criogenia. Allí se introduce accidentalmente en una de las cámaras preservadoras, quedando atrapado nada menos que mil años. Cuando se despierta se encuentra en la nochevieja del año 2999, en una ciudad completamente desconocida: los viajes espaciales se han convertido en algo habitual, las cabezas parlantes de personajes célebres se conservan en frascos, los robots pululan por doquier y la gente se desplaza por toda la ciudad gracias a unos tubos neumáticos la mar de eficientes.

Aunque en la actualidad los tubos neumáticos son utilizados para transportar objetos pequeños, como dinero en algunos hipermercados, lo cierto es que podríamos plantearnos si tal posibilidad sería realizable a la hora de "mover" personas de un punto a otro de una ciudad atestada de tráfico. Veamos cuál es el fundamento de uno de estos tubos neumáticos, más sencillo que el mecanismo cerebral que controla el ansia cervecera de Bender.

Si alguna vez habéis bebido un refresco, batido o cualquier otro líquido con ayuda de una pajita, os habréis dado cuenta de que lo único que estáis haciendo es producir una diferencia de presiones entre los dos extremos de la misma. Así, al succionar el aire por uno de los lados, la presión aquí disminuye con respecto a la del opuesto, siendo la propia presión en el líquido, asistida por la inestimable ayuda de la presión atmosférica, la que empuja la bebida hacia nuestra boca, donde es recibida con entusiasmo. Pues bien, este mismo fundamento que os acabo de describir es el que explica la forma de operar de un tubo neumático como el que se emplea en la serie de animación Futurama, a la que se refiere, como ya habréis adivinado todos, el primer párrafo. Se trata, pues, de generar una diferencia de presiones entre la cabeza y los pies de una persona que sea capaz de contrarrestar el peso de ésta y la fuerza de fricción o rozamiento con el aire del interior del tubo. Veámoslo un poco más detenidamente y distingamos tres casos diferentes:


1.- Sube que te sube

Cuando Bender, por ejemplo, quiere viajar en sentido ascendente, actúan cuatro fuerzas sobre él. En primer lugar su propio peso, que tira hacia abajo de su brillante culo metálico; después la fricción con el aire, también hacia abajo; y, por último, la fuerza debida a la presión del aire, que actúa sobre los pies del robot (empujándole hacia arriba) así como sobre su cabeza (empujándole hacia abajo). Pues bien, llegados a este punto, la segunda ley de Newton nos dice que la suma total de esas cuatro fuerzas debe ser igual al producto de la masa de Bender por su aceleración en el sentido del movimiento. Y aquí conviene aclarar un punto.

En efecto, la fricción con el aire del interior del tubo es una fuerza que varía con la velocidad de la persona que se desplaza por él (además, también lo hace con el área del cuerpo enfrentada con el aire, la densidad de éste y la postura particular adoptada: no es igual estar de pie que en cuclillas, por ejemplo), hecho que dificulta el cálculo que pretendemos, que no es otro que el valor de la caída de presión necesaria para que se mueva nuestro pasajero. Pues bien, cuando un cuerpo se mueve en el interior de un fluido y está influenciado por una fuerza de rozamiento viscoso que depende de la velocidad, se puede demostrar que llega un momento en que dicho cuerpo alcanza una velocidad máxima, denominada velocidad límite o velocidad terminal, manteniéndola a partir de entonces. Gracias a este fenómeno se puede hacer nula la aceleración que aparece en la segunda ley de Newton aludida anteriormente, así como determinar el valor concreto de la velocidad terminal, que resulta ser de unos 310 km/h para una persona de 75 kg. No debe de resultar demasiado agradable pero, en fin, seguro que el profesor Farnsworth tiene alguna solución al respecto. En cuanto a la diferencia de presiones entre los pies y la cabeza del arriesgado pasajero, ésta alcanzaría nada menos que unos 10,9 kPa (la presión atmosférica normal es de 101,3 kPa). Esto significa que el extremo del tubo que nos succiona debe tener una bomba capaz de reducir la presión del aire hasta los 90,4 kPa.


2.- Baja que te baja

Este caso particular no requiere de física demasiado avanzada, pues simplemente hay que dejarse llevar por la gravedad, es decir, que no haría falta mantener diferencia de presiones alguna entre los dos extremos del tubo neumático.


3.- Manteniendo la horizontal

Si se procede de forma análoga al primer caso (siempre que admitamos que el pasajero no caiga en el interior del tubo y se golpee con la pared inferior del mismo) las restricciones no son tan severas, ya que ahora la succión no debe contrarrestar el peso de la persona, al estar ésta en posición horizontal. Así, la nueva diferencia de presiones sería únicamente la mitad de la requerida en el movimiento de ascenso vertical, unos 5,45 kPa o, equivalentemente, un valor absoluto de la presión de succión de 95,85 kPa.

Esperemos que la tecnología de dentro de mil años haya sabido resolver la cuestión de las curvas y cambios de sentido, con bombas suficientemente inteligentes. Las de ahora sólo matan...



Fuente original:
Tubular Travel. S. Clapton, C. Meredith and D. Boulderstone. Journal of Physics Special Topics, Vol. 9, No. 1, 2010.


lunes, 8 de diciembre de 2014

Si quieres parecer inteligente no pongas a tu gato un nombre corriente

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El doctor Cal Meacham, investigador de prestigio, vive dedicado al "estudio de la reconversión de elementos comunes en fuentes de energía nuclear". Como todo buen científico que se precie posee la extraordinariamente común capacidad para pilotar aviones de combate. Durante uno de sus vuelos, el aparato sufre una avería inesperada y pierde el control. Cuando todo parece abocado al desastre, repentinamente, aparece un resplandor verde brillante en el cielo que rápidamente envuelve al avión. A modo de rayo tractor, es ayudado a aterrizar sano y salvo.

Sin comprender en absoluto lo que acaba de sucederle, Meacham se dirige, en compañía de su ayudante, al laboratorio donde lleva a cabo sus investigaciones en energía nuclear. Una vez allí, recibe un paquete sorpresa que contiene un misterioso manual de instrucciones. A lo largo y ancho de cientos de páginas hechas a base de láminas metálicas muy delgadas, el libro detalla la construcción pieza a pieza de distintas variedades de un mismo dispositivo desconocido denominado "interocitor": con generador planetario, con voltímetro, con astroscopio, con ordenaelectrones, etc.

Intrigado hasta la obsesión por unos extraños condensadores que se muestran impenetrables incluso a la fuerza de un taladro de diamante, el doctor Meacham decide ponerse manos a la obra y construir con sus propias manos el artilugio, que consta exactamente de 2486 piezas diferentes. Cuando, finalmente, culmina su tarea, del interior del interocitor surge una voz. Un ser con apariencia humana (al menos si no se tiene en cuenta la voluminosa cabeza, cubierta con abundantes cabellos de color blanco resplandeciente) que responde al nombre de Exeter les informa del propósito con el que han sido sometidos a una "prueba" semejante.

Al parecer, Exeter está intentando reunir a los científicos más brillantes del mundo en el campo de las aplicaciones industriales de nuevas fuentes de energía, especialmente, la nuclear. Según él mismo le refiere a Meacham:

"Resulta que sabemos que está usted a punto de descubrir cantidades ilimitadas de energía nuclear libre. Más concretamente, la conversión de plomo en uranio."


Como no podía ser menos, el doctor-piloto de aviones de combate accede a viajar hasta las instalaciones de Exeter. Allí le recibe la doctora "pechos puntiagudos" Adams, una vieja conocida que extrañamente se muestra distante y afirma no recordar a Meacham. La razón de este misterioso comportamiento no tarda en hacerse evidente. Aprovechando un momento de confianza de Exeter, y ocultos a la vista escrutadora del indiscreto y omnipresente interocitor del laboratorio, la doctora informa a Meacham de los oscuros planes e intenciones del misterioso alienígena. Tan sólo se dan cuenta de que, a pesar de todos sus esfuerzos, siguen siendo vigilados, gracias a la inoportuna entrada en escena del gato que parece ser la mascota del centro de investigaciones. Escuchemos, en voz de la doctora, la más clara y absoluta prueba de que Exeter se equivoca de pleno a la hora de escoger los mejores cerebros terrícolas:

"Sólo es Neutrón. Lo llamamos así porque es muy positivo." [Podéis hacer LOL cuantas veces queráis]

Bien, asumiendo el más que evidente hándicap anterior, resulta que, al parecer, todos los grandes investigadores del mundo se encuentran prácticamente prisioneros en las instalaciones (extraordinariamente equipadas con los avances técnicos más recientes) de Exeter y éste resulta ser un extraterrestre procedente del lejano planeta Metaluna.

Metaluna se encuentra en guerra con Zagon, otro planeta que tiempo atrás no era más que un cometa (?!#%LOL) y que ahora se dedica a lanzar meteoritos dirigidos por naves contra su superficie. El efecto de semejantes misiles rudimentarios no es otro que la destrucción de la capa de ionización que envuelve Metaluna, una región de su atmósfera que requiere de enormes cantidades de energía obtenida del uranio, agotado hace tiempo.

Cuando la situación se torna desesperada para los habitantes de Metaluna, éstos deciden abandonar la Tierra llevando consigo a bordo de un gigantesco platillo volante a Meacham y Adams, con la intención de que culminen sus estudios en el mismo planeta. Por supuesto, ambos deciden escapar pero son apresados de nuevo inmediatamente por el terrible rayo tractor de la nave espacial. Después de todo, una tecnología como ésta no parece demasiado descabellada en la actualidad, aunque evidentemente nos encontramos tan sólo en las primeras fases.

Una vez en el interior, Exeter les explica todo y les implora ayuda ante la desesperada situación de su planeta (a buenas horas...). Les ofrece su máxima colaboración y se compromete a no ocultarles ninguna información más (a buenas horas, otra vez). Así, la feliz parejita terrícola, una vez recuperada del tremendo sofoco provocado por el paso de la nave a través de la "barrera térmica", es puesta al corriente sobre el generador de gravedad que hace que los pasajeros puedan moverse libremente por el interior del platillo, como si lo hiciesen sobre la mismísima superficie de la Tierra. Y como las condiciones físicas de Metaluna son bastante diferentes a las de nuestro planeta, antes de llegar a destino, deben someterse a un pequeño y, aparentemente, simple procedimiento. Exeter lo explica estupendamente:

"La presión atmosférica de Metaluna es comparable a la de sus océanos [se refiere a los de la Tierra]. Si entráramos en la órbita de Metaluna sin la conversión, moriríamos aplastados."

Meacham, inteligentemente (pues lo del gato Neutrón no le había hecho maldita la gracia), replica:

"Y si fuéramos de Metaluna a la Tierra, nuestros tejidos corporales se reducirían. Nos desintegraríamos completamente."

El dispositivo en cuyo interior son sometidos a la transformación de tejidos corporales y huesos consta, en esencia, de una cápsula de vidrio y unas barandillas metálicas imantadas. Una vez conectado, las manos del ocupante de la cápsula se ven atraídas irremediablemente hacia las barandillas y el sujeto ya no puede despegarlas hasta que el proceso finaliza. Extraño fenómeno magnético, pues el cuerpo humano posee un gran porcentaje de agua, sustancia cuyas moléculas presentan un comportamiento denominado "diamagnético" que se manifiesta como una fuerza repulsiva (y no atractiva) cuando se las somete a la acción de un campo magnético externo.

Finalmente, nuestros amigos llegan a su destino, donde una visión apocalíptica se ofrece a sus ojos. Un bombardeo meteorítico constante sacude la superficie de Metaluna, cuya capa de ionización está a punto de desaparecer definitivamente. Prácticamente todos los científicos del planeta han perecido y la única esperanza de encontrar la ansiada fuente de energía del uranio se basa en la colaboración de los doctores Meacham y Adams.

Desafortunadamente, aún aguarda una sorpresa más. En efecto, el malvado Monitor, personaje que mueve los hilos y toma las más altas decisiones sobre el futuro de Metaluna, alberga planes más sombríos. Su intención es que la Tierra sea el nuevo destino de su raza. Ante el rechazo irracional de Meacham, el Monitor decide introducirle, en compañía de la doctora, en una máquina de control mental. Cuando son conducidos a su fatal destino, son atacados por una criatura mutante, "similar a los insectos de la Tierra, pero más inteligente". En el último momento, la fortuna les sonríe. Uno de los meteoritos procedentes de Zagon les alcanza, matando al Monitor y dejando malheridos al mutante y a Exeter. Éste, consciente de que no hay solución, decide ayudarles. Suben a bordo del platillo volante y ponen rumbo de nuevo hacia la Tierra.

Mientras se alejan contemplan a través del "interocitor con astroscopio" cómo los meteoritos que caen incesantemente sobre el planeta hacen que..

"el intenso calor esté convirtiendo a Metaluna en un sol radiactivo. La temperatura debe de ser de miles de grados." Yo más bien diría millones, majete...

Antes de acercarse a la Tierra, nuestros amigos deben someterse de nuevo a la reconversión y readaptación de sus cuerpos a las condiciones físicas de nuestro mundo. Cuando aún no se ha finalizado el proceso, el "insecto mutante inteligente", que milagrosamente no había fallecido y se había introducido a hurtadillas en el interior del platillo volante, vuelve a atacarles. Y, por supuesto, empieza por la neumática y sensual doctora Adams, mientras Meacham observa impotente y cautivo dentro de su cápsula conversora. Una vez más, la física acude al rescate de la indefensa y chillona damisela. En efecto, antes de que el monstruo acabe con la alegría de la huerta, la presión atmosférica de nuestro planeta acaba con la vida de la criatura no adaptada. ¡Mierda de bicho, coooño!


Agotada la energía de la nave (un viaje de ida y vuelta a Metaluna sin repostar era demasiado para un planeta con los recursos agotados) y malherido Exeter, decide liberar a los doctores a bordo de la avioneta en la que habían sido capturados la primera vez. Entretanto la gigantesca nave se precipita sobre el océano, para gozo y algazara de los cazadores de ovnis. Y colorín colorado, Regreso a la Tierra (This Island Earth, 1955) se ha acabado...


NOTA: La autora de este blog pide disculpas por no haber sido capaz de explicar la ciencia de la película objeto de este post.