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miércoles, 13 de septiembre de 2017

Segunda postdata temblorosa.



Respondo en esta entrega al comentario de Alex, en la publicación anterior. Lo hago como una entrega independiente porque considero que puede ser de interés para más personas.

Alex. Gracias por leerme y por tu comentario. Como puedes ver en el texto de “Hay sueños que nos mueven el piso” aparece una posdata en la cual solicito referencias, en revistas serias, sobre la coincidencia de luces en el cielo con temblores. Recibí  dos de ellas, cuyos URL copio al final de este texto:

Basado en lo que dicen esas dos publicaciones, redacto esta segunda posdata temblorosa.

En el artículo que se llama “Prevalence of Earthquake Lights Associated with Rift Environments”, publicado en junio de 2014 por un grupo de investigadores quebequenses, se hace un recuento de 65 casos de temblores en los que se reportaron luces del tipo de las que se vieron en la ciudad de México, el pasado 7 de septiembre.

Para proponer un modelo  sobre el origen de las luces de los temblores, el trabajo (que incluye una copiosa serie de referencias) analiza casos registrados a partir del año 1600,  correspondientes a sismos en Europa y América, para cierto tipo de fallas. Con base en ese análisis proponé un modelo para la generación de cargas eléctricas, bajo condiciones de gran estrés en las placas tectónicas, su desplazamiento hacía la corteza terrestre y su manifestación luminosa. 

El segundo de los trabajos “Finding New Physics Among Earthquake Lights”,  publicado en Junio de 2014, otra posible explicación al fenómeno de las luces del terremoto. Cita primero los trabajos de Karen Daniels de la Universidad de North Caroline en la detección de señales acústicas por la fricción de discos de plástico (que podrían simular placas tectónicas) cuyo movimiento se lubrica por el movimiento de granos de arena entre ellas.

El texto explica como esos experimentos derivaron después en la investigación de la posible producción de voltajes, durante esos deslizamientos,  gracias al interés de Troy Shinbro de Rutgers de la Universidad de Rutgers, en Nueva Jersey.

El resultado fue que efectivamente aparecían voltajes y que eran mayores si la distancia de desplazamiento de los discos crecía.

El artículo publicado en APS news, sobre la fricción de los granos de arena entre los discos de plástico fue publicado en junio de 2014 y habla del trabajo de los quebequenses que comenté líneas arriba, pero dice que el fenómeno más que deberse a efectos piezoeléctricos o triboeléctrico,  está asociado a la producción de carga por la fricción individual con los granos de arena que se mueve entre las rocas.

El tema, Alex, como ves, sigue siendo una cuestión abierta. Para decirlo en las propias palabras de Shinbrot: “Nos movemos en la oscuridad observando estos fenómenos, quisiéramos saber que está pasando, realmente no lo sabemos”

Aprovecharé la frase de Shinbrot para insistir en lo que me parece que es la actividad científica: una serie de intentos por dar una explicación razonable a los fenómenos que observamos en el mundo en el que vivimos.

Quizás no sea políticamente correcto decirlo, pero me gustaría que siguiera temblando (sin daños a terceros), en la medida en que eso despierta la curiosidad científica de las personas. 

Referencias:
http://sol.rutgers.edu/~shinbrot/NewHome2006/granular/index.html

viernes, 8 de septiembre de 2017

Hay sueños que te mueven el piso.


Para Mariana, que conserva la capacidad de maravillarse ante las luces en el cielo.

Anoche mientras un sismo de magnitud 8.2 sacudía la capital de México, yo dormía plácidamente. 
Desperté dos o tres veces por las sacudidas pero me volví a dormir otras tantas.  Cuando finalmente dejó de temblar empezaron a llegarme mensajes y llamadas -que agradezco mucho-  a mi celular. En ese momento desperté un poco más y cobré conciencia de que había sido un temblor fuerte.
Aprovechando que tenía el celular en la mano escribí un par de frases para el Facebook (“Y cuando desperté, Richter se encontraba aquí” y “Hay sueños que te mueven el piso”) y me volví a dormir. Fue hasta esta mañana cuando algunos compañeros de trabajo empezaron a preguntarme por las “luces del terremoto”, que se me ocurrió pensar en el fenómeno de unas luces que no ví.

Se trataba de  resplandores celestes que aparecieron en el momento del temblor. Vi de ellos unas fotos en internet. (La que ilustra este texto está tomada de Twiter) y traté de imaginar qué podría provocarlas. El pensamiento romántico me llevó, primero, a pensar en las auroras boreales y en que se hubieran producido una especie de auroras artificiales por algún mecanismo asociado al movimiento telúrico, pero deseché la hipótesis porque las auroras boreales se deben al movimiento de partículas que entran a la atmósfera, es decir a alturas mayores a la de las “luces del terremoto.”

Mi siguiente sospechoso fueron los relámpagos, ¿podrían haberse formado relámpagos a causa del sismo? Para responderme la pregunta se sucedieron en mi cabeza las siguientes ideas y dudas: Los relámpagos se forman cuando cargas eléctricas logran romper la resistencia que el aire, que es muy mal conductor, opone al movimiento de cargas eléctricas a través de él.  

Cuando llueve, esas cargas se producen por el movimiento de las gotas a través de las corrientes de aire. Pero en el caso del temblor, ¿qué podría haber producido las cargas eléctricas?

Me acordé entonces de algo que mi papá me explicó hace muchos años, cuando  me mostró por primera vez un encendedor que no necesitaba “piedra” para encender, era un encendedor piezoeléctrico. La piezoelectricidad es la producción de cargas eléctricas debido a la deformación de un sólido.

Es ese mismo fenómeno el que se utiliza ahora para encender las hornillas en las estufas de gas. Se aprieta un botón que deforma un cristal y se produce una corriente que genera una chispa para encender el gas. Esto me acercaba a la explicación, pensé.

Releí el Feynman volumen II capítulo 11-8 y encontré una muy somera descripción del fenómeno. Recurrí entonces a internet y junto con la piezoelectricidad, de la que sospechaba, me encontré la triboelectricidad, que es otro fenómeno conocido; es la electricidad que se genera por frotamiento, como por ejemplo la clásica regla de plástico frotada contra el pelo o por la ruptura de un sólido.  Así pues se puede generar electricidad por golpe o deformación de un sólido, como en el caso piezoeléctrico o por frotamiento o ruptura como en el caso triboeléctrico.

Ambos tipos de fenómenos eléctricos pueden generar luz al moverse las cargas producidas, a través de la atmósfera, generando fenómenos que reciben respectivamente los nombres de piezoluminiscencia y triboluminiscencia.

Durante un temblor ocurren tanto golpes, como deformaciones, frotamiento y ruptura de materiales sólidos, por lo tanto se generan estos fenómenos de piezoelectricidad y triboelectricidad.

Como hipótesis me parecieron adecuadas para explicar las luces de anoche, aunque siempre queda la duda: ¿cómo saber si esa es la causa? 
Habría que conocer con detalle los mecanismos de conversión de un tipo de energía en otro durante estos fenómenos y  hacer el cálculo de la cantidad de energía mecánica que se necesita para convertirla en la energía eléctrica que iluminó anoche la Ciudad de México y ver si alcanza. 
Con un terremoto de 8.2 grados Richter uno se siente tentado a pensar que sí, pero finalmente quién sabe.

Al llegar a este punto tuve una duda más: si esto es correcto, cuál es el umbral de energía mínima para producir “luces de temblor”, en otras palabras: ¿es posible que sismos de baja intensidad -que no sentimos- lleguen a iluminar la noche?

Antes de que las dudas me sigan “moviendo el piso” y empiece a pensar en buscar a mis amigos sismólogos, físicos del estado sólido y demás gente de “mal vivir”,  para plantear protocolos de investigación, mejor le dejamos aquí.

Postdata. A los pocos minutos de publicada esta entrada, me contactó de manera privada un viejo amigo y me comentó que para él se trataba de una coincidencia. 
Por supuesto que esa y otras posibles hipótesis no están descartadas. 
Lo que quise mostrar en el texto anterior es la manera en que se reflexiona construyendo hipótesis a partir de lo que conocemos. Después esas hiótesis deben verificarse mediante cálculos y experimentos; estos últimos son los jueces definitivos de la validez de cualquier hipótesis. 
Agradezco a mi amigo, quien concluye su señalamiento indicándome que permanece escéptico, pero agrega: "lo cual no obsta para que se aprecie la pronta respuesta y la reflexión..." 

Otra pregunta: ¿Alguien sabe si hay reportes (en revistas serias) de otras ocasiones en que se hayan visto luces en un terremoto?

jueves, 31 de agosto de 2017

La sensualidad en el vino

El viernes 1o de septiembre estaré participando en el Primer festival de alimentación sustentable organizado por la FES C, para conversar sobre vino. Por ese motivo releí el texto de una plática que di hace más de diez años, en una de las cenas del Grupo Enológico Mexicano. Lo encontré aún vigente y decidi publicarlo aquí para referencia de quienes mañana asistan a la plática. Por cierto que el escrito fue retomado en el Libro Dime abuelita Por qué e incluso dio pie al guión de uno de los cómics de la serie, sobre ese guión ya había escrito en este blog.  

El día de hoy hay más asistentes -me parece- que en otras ocasiones, ¿será que lo sensual nos atrae más? 
En realidad el título de la charla es un poco de mercadotecnia para no decir principios fisicoquímicos de la percepción organoléptica del vino. Es inevitable para alguien formado en las aulas de la facultad de ciencias, como yo,  no reflexionar acerca de este tema, cuando se está sentado en la mesa de catadores del Grupo Enológico frente a las hojas de calificación. Las hojas nos dan una serie de características del vino referentes a como los percibimos a través de diferentes sentidos, como el de la vista, el olfato y el gusto (de ahí el término de la sensualidad, lo referente a los sentidos.) y nos piden acordar una nota numérica a cada percepción.
Un primer pensamiento en esos momentos es la idea absurda de que medir las características visuales, aromáticas y gustativas de un vino podría hacerse mejor con un aparato infalible. Me entero, por datos que me da nuestro amigo Miguel Guzmán  que ya se inventó tal aparato y la idea me sigue pareciendo terriblemente absurda. Es como si aceptáramos que la belleza de una novela, una película o una persona pudiera ser juzgada por una “infalible” máquina. La belleza es por definición, subjetiva. Es algo que  no existe al margen de quien la percibe. La física, en cambio, sí.
Durante millones de años, no hubo ser humano sobre la faz de la tierra que pudiera juzgar sobre la belleza de los amaneceres, pero la luz del sol cumplía su cita puntualmente cada día. La física puede darnos una idea del color a través de las longitudes de onda de las oscilaciones de los campos eléctricos y magnéticos que conforman lo que llamamos luz y que como se sabe es un pequeño fragmento del espectro electromagnético.
Curiosa historia la de la luz, que se estudió primero como formada por corpúsculos y luego por ondas, luego otra vez como corpúsculos (con el nombre de fotones) y finalmente como una dualidad onda – partícula. En este, como en otros temas de la física clásica, la figura de Newton fue determinante y su punto de vista se impuso por mucho tiempo,
Sin embargo recientemente, leyendo textos acerca del desarrollo de la teoría del caos me encuentro con una descripción de los estudios que Goethe hizo del color y que esencialmente discrepaba de la de Newton en que Goethe hacía depender la sensación del color de quien la recibe. Eso es lo que sabemos hoy acerca del Daltonismo, que es considerado una enfermedad solo por “mayoría.”
Si hubiera más daltónicos que no daltónicos los enfermos serían los no daltónicos, que tendrían una visión diferente.
Creo que todos quienes nos hemos sentado con placer sensual a observar una copa de vino estamos de acuerdo en que sus matices cambian en función de la luz que la ilumina y que varios catadores, percibiendo el color del vino desde diferentes posiciones la juzgan diferente y lo más sorprendente es que TODOS tendrán razón.
Para el físico el color es algo que tiene que ver con la longitud de onda emitida por un objeto que recibe luz de cierta  frecuencia o frecuencias y eso puede ser medido por un aparato.
Este tema me recuerda ciertos estudios que se realizaron sobre la intensidad del sonido. Normalmente la intensidad del sonido se mide en decibeles y es una medida de la energía contenida en la onda sonora (el cuadrado de su amplitud). En el experimento que refiero, se hizo escuchar a un grupo de personas un sonido con una intensidad conocida y luego se hizo variar esa intensidad y se les pedía que indicaran en que momento les parecía que la intensidad del sonido había disminuido a la mitad. El resultado fue que las personas no percibían el sonido como la mitad de intenso cuando la energía de la onda disminuía a la mitad. El asunto terminó con la definición de una escala sujetiva para medir la intensidad del sonido. La unidad de esa escala es el Son.
¿Por qué ocurre esto? Porque nuestros sentidos como aparatos de medida no son aparatos lineales. Para decirlo brevemente: Perciben cosas que no existen.
Me explico: Si elevamos al cuadrado la suma de dos cantidades X y Y el resultado es -como todos recuerdan- el trinomio cuadrado perfecto, X2 +Y2+ 2XY. Los dos primeros términos son representaciones de las dos cantidades que teníamos X y Y, pero el tercer término no existía, es una mezcla de los dos originales. Si estamos hablando de dos sonidos por ejemplo y X y Y representaran sus frecuencias y las hacemos pasar a través de un aparato no lineal como nuestro oído, a la salida no solo estarán presentes las frecuencias X y Y sino también la frecuencia XY.  Es decir nos dará la impresión de que en el sonido están presentes tres frecuencias: X, Y y XY, cuando en realidad solo están X y Y, la tercera es una “ilusión” creada por la no linealidad del aparato receptor.
En realidad las cosas no son exactamente así, porque la no linealidad del oído no es la del trinomio cuadrado perfecto, lo usé solo como ejemplo porque me permite referir a una experiencia de no linealidad de la que todos tenemos un recuerdo preparatoriano.
Cuando empezamos a describir los aromas y los sabores de un vino -que esencialmente tiene solo uvas y en algunos casos contacto con la barrica- en términos de chocolate, melaza, chiles tostados y otros ingredientes que no están en el vino, pienso que debe ser una especie de no linealidad del sentido (sensus, en latín) del gusto.
Claro que este caso es más complicado que el de los colores, a los que también aplica la no linealidad del sentido de la vista, y del sonido donde los elementos constitutivos –las frecuencias- son bien conocidos, lo mismo que la técnica para descomponer cualquier señal electromagnética o sonora en sus componentes fundamentales: El análisis de Fourier.
Aunque no estoy completamente al corriente de los trabajos de Linda Buck
y Richard Axel que obtuvieron hace un par de años el Nóbel de Medicina y
Fisiología por sus trabajos sobre el sentido del olfato; me parece que no tenemos para el caso del olfato y del gusto, una comprensión de lo que serían las “frecuencias”, es decir los elementos constitutivos de los aromas y sabores,  ni tampoco una técnica para descomponerlos en esas componentes fundamentales.  
Las sensaciones -o experiencias sensuales, se oye mejor- entonces tienen dos partes, en realidad tres si agregamos el medio a través del que se transmiten. Una es esa parte objetiva estudiada por Newton en el caso de la luz y que permite asignar a los colores una única longitud de onda, otra es esa parte subjetiva, que veía Goethe y que tiene que ver con la manera en que cada uno de nosotros, o mejor dicho los sentidos de cada uno de nosotros decodifica esa información objetiva.
Por eso encuentro absurda la idea de la máquina degustadora de vino, porque lo importante no son las longitudes de onda o la forma de las moléculas, sino el efecto que sobre cada individuo producen.
Por supuesto que aquí entra en juego la estadística y podemos ver dentro de una población cómo se distribuyen los juicios respecto de las características visuales, olfativas y gustativas de un vino. Esta distribución es como otras –IQ, preceptos religiosos, etc- algo que depende del tiempo y el lugar. Tomando nuevamente el ejemplo de los sonidos y la música, lo que se consideraba armónico en tiempos de Bach no es lo que hoy se considera armónico y lo mismo podemos decir de otras áreas de la estética como la pintura u ¡horror!: la tontería de pensar que se es bella por morir de hambre.
Hay pues un área de la que ya no me ocuparé más esta noche, porque pertenece al campo de la sicología o la neurología, que es la que tiene que ver con la conciencia y con la manera por la cuál vemos el mundo como lo vemos más allá de los mensajes a través de los cuales lo percibimos.
Hago un pequeño paréntesis para decir que cuando pensé en estas cosas me sentí aliviado de la primera impresión que me había hecho el enterarme de que el amor es un proceso químico debido a las endorfinas que se producen por culpa (en el amor solo hay culpables) de la persona amada. Finalmente lo importante es que cada uno de nosotros de manera individual procesa todas esas señales. El amor es ciego, pero no tanto.
Vuelvo a la parte de saber de qué están hechas esas señales sensoriales y del medio en el que se transmiten. Ya dije que el color que se emite (no necesariamente el que se percibe) tiene que ver con la longitud de onda, pero hay otras características del vino que apreciamos visualmente, por ejemplo la forma como moja el cristal.
Pensemos en el parabrisas de un coche cuando esta lloviendo, las gotas deslizan por él, pero no lo mojan, la superficie de la gota es una envoltura del líquido, cuando la gota se rompe el líquido sale y moja. El caso extremo más conocido es el del mercurio, una gota de mercurio no se rompe, se parte en gotas mas pequeñas, pero el mercurio no sale de su envoltura nunca moja una superficie. La envoltura del líquido se forma, debido a que las moléculas que están en su superficie son atraídas por dos fuerzas desiguales, las del líquido y las del aire que lo rodea, esto da origen a una fuerza desbalanceada que se conoce como tensión superficial.
La tensión superficial y por lo tanto la forma de la envoltura que se forma es función del líquido, mejor dicho de la estructura de las moléculas del líquido, de la superficie contra la cual se apoya, del gas que lo rodea y de la temperatura. Esta forma es la que observamos correr sobre el cristal de la copa y formar según nuestras inclinaciones unas piernas simétricas, unas ventanas, unas cortinas o unas lágrimas. En estricto sentido las lágrimas se forman cuando el escurrimiento se parte, sugiriendo como en el caso del mercurio, una tensión superficial más elevada.
Cuando se trata del vino, estos fenómenos ocurren en función del tipo de alcohol que tenemos, por ejemplo para el alcohol etílico a temperatura ambiente la tensión superficial es de 22. 3 y la del alcohol metílico es de 22.3. Francamente indistinguibles. Diré para referencia que la del agua a la misma temperatura es de 72.8, la del ácido acético 27.6 y la del mercurio de 485. Por cierto los residuos de jabón en la copa disminuyen la tensión superficial. Esa es la tarea del jabón cuando nos lavamos las manos, permitir que el agua nos moje, rompiendo las gotas.
Otra característica importante del escurrimiento de un fluido es la viscosidad. La viscosidad es una medida del trabajo que le cuesta al fluido moverse. Mientras más viscoso más difícil. El aceite por ejemplo es más viscoso que el agua. Cuando decimos que un vino escurre lentamente lo que estamos diciendo es que es más viscoso. La viscosidad también es una función de la temperatura, la viscosidad de los líquidos disminuye con la temperatura. El aceite al calentarse “se adelgaza”.
A veces se confunde la viscosidad con la densidad. Se piensa que un líquido más denso es más viscoso y no es así. Piensen por ejemplo en aceite con agua, el aceite flota sobre el agua, lo que indica que es menos denso, sin embargo es más viscoso. Por cierto que alguien me explicó alguna vez que los romanos usaban esa propiedad de inmiscibilidad del vino y el aceite para conservar el vino. La capa de aceite flotando sobre el vino hace las veces de un tapón impermeable al paso del oxigeno y luego cuando se quieres servir el vino se decanta aprovechando que no se mezclan. 
Ya entrados en gastos en el tema de la viscosidad conviene recordar que las ecuaciones del flujo de fluidos son análogas a otras ecuaciones de transporte como la ley de Ohm, que dice que el voltaje necesario para generar una cierta corriente es igual al producto de esa corriente por  la resistencia del conductor. Otras ecuaciones de transporte semejantes son las de transferencia de masa o energía. También en esas ecuaciones existe coeficientes que miden la dificultad que experimenta el flujo de masa o de energía, aunque algunas veces se expresan en términos del inverso es decir los coeficientes de transferencia, que miden que tan fácil ocurre el transporte de masa o energía. Estos coeficientes se llaman coeficientes de transporte y si he elaborado tanto es para decir que aumentan su valor con la temperatura y con el surgimiento del régimen turbulento.
Los coeficientes de transporte de masa y energía tienen poca importancia para el escurrimiento del vino sobre el cristal, no así para la transmisión de su aroma. La costumbre de chambrear el vino permite elevar paulatinamente su temperatura de la que tenía en la cava a la que tiene el cuarto (la chambre) donde se va a degustar. Si el vino o el aire estaban fríos el transporte de las moléculas responsables de llevarnos el olor se va a realizar de manera más lenta.
Conviene en este momento recordar las experiencias de las catas en altura, donde las condiciones fisicoquímicas son diferentes a las habituales en varios sentidos. Debido a la altura hay una menor presión atmosférica lo que implica una menor resistencia del aire a la propagación de los aromas y una disminución de la tensión superficial. Sin embargo los gases obedecen una ecuación de estado que relaciona su presión con la temperatura y el volumen.  Esto hace que una disminución en la presión esté asociada a una disminución en la temperatura.
Otra consecuencia del aumento de altitud es la disminución de oxígeno (de su presión parcial), eso tendrá consecuencias en la manera como el vino se oxigena. El oxigeno, lo saben los químicos y las personas preocupadas por su envejecimiento oxida la piel, los metales y el vino. La oxidación es un fenómeno que favorece el envejecimiento, por eso los vinos una vez abiertos deben consumirse o guardarse con precauciones especiales para evitar su oxidación es decir su envejecimiento. Ya expliqué hace un momento como los romanos conservaban el vino.
Las condiciones a las cuales ocurre un fenómeno fisicoquímico como la ebullición depende de la altura. Catar un vino es un conjunto de experiencias fisicoquímicas y como tales van a verse afectadas por la variación de la altura.
Al llegar a este punto me doy cuenta de lo ambicioso que resultó el tema. Ya me he extendido bastante y aun no hablo del proceso de gustar el vino; pero mejor, porque así podemos dejar la teoría y pasar a la práctica. Además de que en realidad ese es un proceso más bien químico, asociado a las moléculas que componen los productos y la verdad no soy un experto en química. Supongo que Rodolfo lo puede manejar mucho mejor que yo.
Señalo únicamente el aspecto curioso de que encontremos en el vino sabores de productos que no contiene y que para mí, en una explicación a lo mejor simplista o errónea, se debe a que el sentido del gusto es no lineal.
Espero sin embargo haber bosquejado las principales ideas y provocado el que algunos más, con mayor conocimiento, ahonden en algunos de los aspectos que he mencionado y que para ser totalmente honesto han aumentado mis dudas.
Momento de poner punto final, bueno puntos suspensivos…..y decir Salud!!!