Paira que serve?
2016/03/01 Azkune Galparsoro, Gorka - Ikertzailea eta irakasleaEuskal Herriko Unibertsitateko Informatika Fakultatea Iturria: Elhuyar aldizkaria
Hai una bonita anécdota sobre o gran físico Michael Faraday. Un home que, superando as súas humildes orixes, fixo grandes achegas á física e á sociedade moderna actual. Inventou un motor eléctrico e foi pioneiro no uso de ondas electromagnéticas. Pero, no seu día, moita xente miraba desconfiadamente a el.
O que fose primeiro ministro británico visitou un día a Faraday no laboratorio. Tras ver estes curiosos dispositivos, preguntoulle de sempre: “Paira que serve todo isto?”. Faraday deulle una resposta sorprendente: “Non sei, pero estou seguro de que no futuro cobrarán impostos por estas cousas”. Dei e adiviña. Actualmente pagamos case a metade da factura da luz en impostos. O traballo realizado por Faraday tivo una gran importancia na xeración e distribución da electricidade utilizada.
Pero Faraday non podía predicir entón a tremenda influencia da súa obra. Non traballaba paira crear coches eléctricos, radio e outros dispositivos. O seu obxectivo, como o de todos os científicos, era crear novo coñecemento. Quería explicar algúns fenómenos da natureza. Quería saber como unir electricidade, magnetismo e luz. O seu obxectivo era solucionar os grandes problemas da ciencia do seu tempo como un neno que quere formar un puzzle. Ao finalizar aquel puzzle, coa axuda de Maxwell e outros grandes científicos, deixounos un novo e frutífero coñecemento na herdanza.
A sociedade debe saber que o coñecemento sempre ten un valor enorme. E que quen traballan na xeración de coñecemento non ven na maioría dos casos a aplicación do seu coñecemento. A historia móstranos miles de exemplos e aquí trataremos de explicar algúns deles.
Einstein e GPS
Con relatividad especial XX. Tras a revolución da física de principios do século, Albert Einstein tiña aínda un quebradizo de cabeza: como xeneralizar o seu especial relatividad paira observadores non inerciales. Os observadores inerciales son aqueles que se moven a unha velocidade constante, mentres que os non inerciales teñen un movemento acelerado. As ecuacións da relatividad especial describían ben a física paira os observadores inerciales, pero non tiñan resposta paira os demais. Por tanto, a teoría non era completa. Aquel puzzle, do mesmo xeito que o de Faraday, non estaba terminado.
En 1915 Einstein publicou a súa teoría da relatividad xeneral. Foi una auténtica revolución. Paira explicar a física dos observadores non inerciales, Einstein atopou una nova teoría da gravidade que xeneralizaba e melloraba a de Newton. Postulou a gravidade como consecuencia do espazo e o tempo. Esta teoría explicaba con gran precisión a particular órbita do planeta Mercurio, xa coñecido naquela época.
Una das consecuencias da relatividad xeneral é a redución do tempo. Segundo a teoría, o tempo pasa máis lento onde a intensidade da gravidade é maior. Isto significa que o tempo vai máis lento na superficie terrestre que no lugar dos satélites que viran ao redor da Terra. Alí arriba a gravidade é máis débil, polo que o tempo pasa máis rápido que aquí.
Case 60 anos despois da publicación da relatividad xeneral, desenvolveuse o proxecto GPS. Actualmente temos o GPS integrado nos nosos móbiles e sabemos ben paira que serve. Pero como funciona? En resumo, ao redor da Terra viran 24 satélites que emiten aos nosos dispositivos GPS uns raios de luz que indican a súa posición e o seu tempo. Os nosos dispositivos, ao recibir estes sinais, conseguen a nosa posición mediante triangulación.
A triangulación require coñecer con precisión cando se emitiu o sinal desde cada satélite. O reloxo dos satélites e o dos nosos dispositivos non miden o tempo do mesmo xeito. Por tanto, é imprescindible ter en conta esta diferenza de tempo paira calcular correctamente a posición. Se non tivésemos en conta a retardación do tempo que predixo a relatividad xeneral, os dispositivos GPS non servirían para nada, xa que o erro na posición sería enorme, aínda que a diferenza de tempo entre a Terra e os satélites fose pequena.
Resonancias magnéticas pola cuántica
A resonancia magnética ha revolucionado o medicamento. Grazas a esta tecnoloxía, podemos saber que está a pasar dentro do noso corpo sen cortar nin abrir o corpo. Poden verse lesións musculares ou tumores, por exemplo, grazas á resonancia magnética.
Seguro que ouvistes máis dunha vez a palabra cuántica. Na maioría dos casos, probablemente relacionado con cousas raras. A cuántica describe a física de moléculas e átomos. XX. A principios do século XX, varios experimentos explicaron fenómenos que a física da época non podía explicar, case sempre asociados a obxectos moi pequenos. Grazas a Planck, Einstein, Bohr, Schrödinger, Dirac, Heisenberg, etc., aprendemos como funcionaba o mundo dos máis pequenos. E apareceron unha chea de sorpresas.
Cuántica ensinounos que os átomos teñen una propiedade chamada spin. En consecuencia, os átomos poden representarse como pequenos imáns. Cando se combinan distintos átomos, fórmanse moléculas. As moléculas dos nosos músculos ou dos órganos son diferentes. A cuántica indica que cada molécula mostra un comportamento diferente si colócase nun campo magnético. Este comportamento é consecuencia dos spines dos diferentes átomos que forman a molécula. Por tanto, pódese dicir que cada molécula ten a súa propia firma magnética.
O que acabamos de ver está na base das resonancias magnéticas. Cando nos introducen na máquina, crean uns campos magnéticos ao noso ao redor cuns grandes imáns. As moléculas do noso corpo reaccionan de forma diferente ante estes campos magnéticos, comezando a virar dalgunha maneira con distintas frecuencias. Cada molécula ten a súa frecuencia á hora de virar, e as máquinas atrápano utilizando os raios de luz. Desta forma son capaces de elaborar un mapa das moléculas que compoñen o noso corpo, o que permite a separación dos tecidos.
Se non coñecésemos as bases da cuántica non poderiamos facer resonancia magnética. Hai que ter en conta que a propia teoría que analiza e describe aspectos tan estraños como a antimatería fixo posible este dispositivo tan importante paira a nosa saúde.
Turing non coñecía Internet
Alan Turing, XX. O matemático británico do século XX fíxose popular polo seu importante papel na Segunda Guerra Mundial. Formou parte do equipo de traballo capaz de liberar os códigos da máquina Enigma coa que os nazis cifraban as súas mensaxes. E Turing tivo una gran importancia no desenvolvemento de computadores que revolucionaron o noso mundo.
Naquela época, á hora de realizar cálculos pesados, utilizábanse uns dispositivos mecánicos de engrenaxe e manivela. Estas máquinas mecánicas servían paira realizar una tarefa concreta, pero non paira outra cousa.
Alan Turing estaba a pensar en como conseguir una máquina capaz de realizar todas as tarefas de computación. Por exemplo, que a propia máquina calcule as sumas de dous números, pero que calcule tamén as sumas de dous números, só si son pares. É dicir, Turing quería conseguir una máquina paira executar calquera algoritmo. Paira el era un problema matemático conseguir una máquina así.
Finalmente, en 1936, Turing atopou resposta. Aquel deseño conceptual que chamou máquina automática, coñecémolo hoxe como máquina de Turing. Ten en conta que Turing nunca pensou que a máquina podía ser real. Presentouno como modelo de computación, como ferramenta conceptual paira poder analizar os problemas computacionales.
Os computadores actuais pódense ver como realización física da máquina de Turing. Aquel modelo matemático que inventou fíxose real coa axuda da electrónica. Hoxe en día, os computadores serven paira escribir textos, ler, liberar ecuacións, ver vídeos, navegar por Internet, deseñar casas, etc. Pero na súa base está o modelo de computación da máquina de Turing. El nunca puido soñar que houbese un dispositivo así. Só quería solucionar un problema matemático. E mira como cambiou o mundo...
Conclusións
Xabier Lete dicía que na marabillosa canción Izarren zuria, “o traballo dos homes é saber, cambiar coñecendo”. O ser humano non atopou mellor sistema que a ciencia paira xerar coñecemento. O coñecemento é o obxectivo da ciencia, pero non o cambio. O cambio, como dicía a canción, vén despois do coñecemento.
Con todo, cando un grupo de científicos pide diñeiro paira sacar adiante un novo proxecto, as convocatorias públicas pídenlles que expliquen o impacto social, económico ou sanitario das súas investigacións. Pero iso non o sabe un científico, porque non se pode predicir o futuro. Tanto en Europa como en Euskadi, o concepto de impacto valórase de forma importante no financiamento da investigación. Tamén esixen plans de negocio nas memorias de proxectos científicos. O que se coñece como ciencia básica, esa ciencia que quere liberar grandes problemas, está a quedar fóra de lugar na nosa sociedade e as súas consecuencias sufrirémolas todos, porque non hai cambios nin efectos sen novos coñecementos.
Entón, paira que serve a misión Rosetta? Paira que os descubrimentos do bosón de Higgs? Agora seino: paira difundir o noso coñecemento.
Bibliografía
