Fisica con una gato zombie, Apuntes de Física

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¿Sabías que el teletransporte es real? ¿Que a veces un electrón tiene probabilidades de atravesar una pared? ¿Que dos partículas pueden influenciarse mutuamente aunque estén a años luz de distancia? ¿Y que las partículas cuánticas son como Clark Kent y disimulan sus poderes cuando los científicos las están observando?

En Cómo explicar la física cuántica con un gato zombi descubrirás que, aunque no lo parezca, la física cuántica está por todas partes en nuestra vida cotidiana. Y además aprenderás…

… ¡los principios más locos y flipantes de la física cuántica!

… ¡experimentos low cost que puedes hacer en tu casa!

… que los científicos están un poco pallá, ¿lo sabías?

… y que los gatos tampoco son muy normales que digamos…

Helena González Burón & Javier Santaolalla & Oriol Marimon Garrido & Pablo Barrecheguren Manero & Xavier Luri Carrascoso & Irene Puerto Giménez & Eduardo Sáenz de Cabezón, 2016

Editor digital: Un_Tal_Lucas ePub base r2.

—Me meo, me meo, me meo …

Ada no paraba de mirar por la ventanilla del coche. No veía el momento de llegar, su vejiga iba a explotar. Había intentado todas las posturas, y ahora le había entrado el baile de san Vito. — Tranquila, Ada —le contestó su madre, que estaba conduciendo el coche—. Ya casi estamos. Aparcaron el coche en Montornés, enfrente de una casita de dos pisos. Ada le dio un beso a su madre, salió del coche a la velocidad de la luz y ni se fijó en que su tía Saturnina la esperaba con los brazos abiertos de par en par en la entrada. Es que se meaba mucho. Pese a lo poco poético que pueda parecer este reencuentro entre Ada y su tía, para Ada pasar un mes de verano en casa de la tía Saturnina tenía bastantes cosas buenas: poder ir todos los días a la piscina que está a un par de calles de la casa, petarla a muerte en el Skatepark con algunas de las bicis que había en el garaje, leer en el jardín trasero en una tumbona al sol y reencontrarse con su primo Max. Max era más calmado que Ada, pero para él las vacaciones anuales en casa de tía Saturnina también tenían cosas chulas: las galletas que su tía hacía para merendar, hartarse de jugar al ordenador portátil que traía y pasar unas semanas con Ada.

Saturnina desvió un momento la mirada de los fogones. — Pues una gata, ¿qué va a ser si no? ¿A que es una ricura?

A Max y Ada el animal les recordó la idea que tenía su tía sobre lo que es una ricura: la primera mascota que tuvo fue Moqueta, un perro peludo y feo que vivía en la casa cuando ellos eran pequeños, y luego vino Bolita, un hurón medio calvo y muy gordo, con una mala leche que no había quien se acercara. Vivió en el salón colonizando el mejor sofá hasta hacía un par de años. —Me la he encontrado abandonada entre unos cubos de basura cerca de la casa de los Fernández, que por cierto me he cruzado con su hijo Marcos y no veáis cómo lleva el pelo, se ha hecho una cresta punk de un palmo…, con lo repeinado que iba de chico. Y cuando esta gata me ha mirado con esa carita, pues he tenido que traérmela. —Será una buena gata, pero está muy sucia. —Y es bastante fea… — ¿Fea? ¿Sucia? Os tendrías que haber visto a vosotros de pequeños. Esta pobrecita lo único que necesita es un hogar y algo de cariño, ¿verdad que sí, ricura? La gata, que bebía plácidamente, se giró hacia Saturnina y le devolvió el cariño vomitando una bola de pelo. Luego continuó bebiendo. Plácidamente. — Creo que la voy a llamar Mórtimer. ¿Verdad que te gusta ese nombre, bonita?

¿Verdad que sí? —le dijo la tía Saturnina a Mórtimer, sin dejar de cocinar. Tras la comida, la tía Saturnina les dio las últimas indicaciones antes de marcharse unos días a visitar a su amiga Juliana, que se había lesionado el tobillo haciendo barranquismo. Ya hacía unos años que, cada verano, una u otra amiga de la tía Saturnina se lesionaba un tobillo, una rodilla o el coxis… Max y Ada sospechaban que todo era una estratagema de su tía para reunirse unos días con sus amigotas jubiladas en Benidorm. A los chicos no les importaba. Según los cálculos de Ada, les dejaba comida suficiente para alimentarlos durante dos o tres apocalipsis, más o menos. —Además —dijo Saturnina—, le he pedido a Sigma que se pase de vez en cuando a echaros un ojo y le he dado una copia de la llave de casa por si os pasara cualquier cosa. — ¿Sigma, cuidándonos? —Max alzó una ceja intrigado. La tía Saturnina reflexionó un momento mientras recordaba lo que le ocurrió a sus plantas la última vez que le pidió a Sigma que las cuidara: las hortensias se secaron,

los geranios estaban encharcados y, por algún motivo, la mitad de los gladiolos habían sido trasplantados al otro extremo del jardín. Sigma era un joven científico que vivía en la casa de enfrente de la de Saturnina. La ciencia se le daría muy bien, pero lo que es la jardinería… —Bueno, mejor cuidáis vosotros de Sigma. Hay aguacates de sobra, que ya sabéis que le encantan. ¡Y no os olvidéis de Mórtimer! Cuidádmela bien, ¿eh? Por cierto, ¿dónde está? Bueno, luego me despediré de ella. Al anochecer, una vieja furgoneta hizo sonar el claxon y dos señoras mayores se asomaron desde las ventanillas, saludando animadas. Si juntabas la edad de las dos, llegabas al origen del universo. Tía Saturnina bajó apresuradamente las escaleras con las maletas y se despidió de sus sobrinos con una sonora ráfaga de besos para cada uno. En cambio, con Mórtimer, se tiró diez minutos dándole mimos: que si ¡ay, mi cosita! , que si ¡ay, mi cuchirrimininina! , que si ¿quién te quiere a ti? … Ada

sentía lo siguiente a la vergüenza ajena. Cuando las abuelas por fin se fueron, derrapando y con Rock FM a todo trapo, Max y Ada las siguieron con la mirada desde la entrada de la casa hasta perderlas de vista. De repente, Ada vio algo extraño en el firmamento: una banda verdosa de polvo de estrellas serpenteaba en el cielo mientras iba ganando brillo e intensidad. Ada flipó en colorines, claro. — Max … ¡Max! ¡Mira! Max dio un respingo, sobresaltado, y la miró confundido. Ada levantó con fuerza el brazo señalando al cielo. — Ostras … —dijo Max, mirando las luces con preocupación. La banda de luces iba

cambiando de colores: del verde al rosa, del rosa al rojo, al violeta, al amarillo… Y mientras un extremo crecía por todo el firmamento, la otra punta parecía salir de la calle donde vivía Sigma. — Hala … ¡Parece como una aurora boreal de esas! —dijo Max, mirando embobado las luces. —¿En esta latitud? ¿En esta época del año? ¿A esta hora? ¿De color rosa? ¡Imposible!

Ojo al dato friki

Las auroras boreales son luminiscencias que se presentan en los cielos nocturnos. Son muy frecuentes cerca de los polos de la Tierra. Además, se llaman de maneras distintas dependiendo del hemisferio en el que aparecen: aurora boreal en el norte y aurora austral en el sur. ¿Y por qué el cielo se ilumina? Es debido a que en el Sol a veces ocurren gigantescas explosiones que lanzan enormes cantidades de material al espacio. Se

Lo llevaron a la cocina de la tía Saturnina porque, aunque el tupé ni se le había movido, Sigma parecía estar bastante aturdido. Max le pasó un vaso de agua. — Agua … —dijo Sigma, farfullando para sí—. Molécula compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Oxígeno, cuyo número atómico es el ocho y que utilizamos para respirar en su forma de molécula de oxígeno, que supone un… Ada cogió el vaso y lo tiró a la cara de Sigma, que parpadeó y pareció reaccionar. — ¡Oh! Hola, Ada, gracias —dijo, cogiendo el vaso—. ¡Oh, hola, Max! ¿Me puedes

traer un espejo, por favor? Se me ha mojado el pelazo este que tengo… —Sigma, ¿qué estabas haciendo en tu casa? —dijo Max, sin hacerle ni caso. Mórtimer entró en la cocina, un poco chamuscada, y tomó a pequeños lengüetazos un poco de agua del bebedero. Al verla, Sigma reaccionó: — ¡Mi experimento! —dijo, incorporándose de golpe—. ¡Mi laboratorio! Esta gatita bonita se ha colado en mi área de trabajo y ha pulsado el botón de accionar antes de lo que tocaba. ¡Gatita mala! Ay, pero qué ricura de gata… No puedo enfadarme

contigo. Aunque hayas detonado el experimento cuando la potencia del núcleo principal superaba con creces la potencia permitida… — Sigma, ¿pero qué experimento estabas haciendo? —insistió Ada.

Sigma cogió a la gata en brazos y comenzó a acariciarle el lomo. —Quería conseguir tener una partícula en dos estados cuánticos, aunque, claro, tenía que haber previsto que los postulados de física cuántica no permitían… — ¿Física qué? —preguntaron al unísono Max y Ada.

— Física cuántica , la rama de la física que estudia los fenómenos a escalas atómicas, donde las leyes de la mecánica clásica dejan de cumplirse. La física cuántica explica fenómenos que no pueden ser explicados por la física de toda la vida, la de Newton. Y está ahí, controlando todo el mundo diminuto…

Warning cuántico:

Cuando nos vamos a escalas muy pequeñas, las cosas no se comportan siguiendo las leyes de la física que nos enseñan en el cole. Esa, la del cole, se llama física clásica o newtoniana, y con ella puedes calcular cómo poner un cohete en órbita o cómo construir un puente. Pero en el mundo microscópico las cosas funcionan de otra manera. Cuando pasamos al mundo subatómico (¡que eso es mucho más pequeño que una pulga, mucho más diminuto que una bacteria!), las flipantes leyes de la física cuántica se ponen de manifiesto. ¡Y no veas cómo molan los resultados!

Sigma dio un respingo y de repente pareció más centrado. —Max, Ada… Una duda, ¿no habréis visto recientemente alguna lucecilla diminuta, pequeñita, casi imperceptible, saliendo de mi casa? — ¿Una lucecilla diminuta? —se escandalizó Max—. ¡Sigma, hemos visto unas

pedazo de luces! ¡Si toda tu casa estaba encendida, y había un chorrazo de luz en el cielo! ¡Parecía una aurora boreal! —¿En esta latitud? ¿En esta época del año? ¿A esta hora? —se extrañó Sigma. — ¡Molaba un montón! ¡¿Tiene este experimento que ver con la física cuántica

esa?! —preguntó Ada. —¡Por Hedy Lamarr y la invención del control teledirigido! La factura de la luz va a ser abismal —exclamó Sigma palideciendo—. ¡Y esa explosión ha pillado a

Mórtimer dentro del laboratorio! Creo… Creo que me estoy mareando un poquillo… ¿Me acompañáis a casa, chicos? Sigma dejó a Mórtimer en el suelo y le dio un besito en su cabeza gatuna chamuscada. La gata maulló y trató de seguirlos hasta que, cerrándole la puerta para que no escapase, Max le dijo: — ¡No, Mórtimer! Tú quédate aquí, que ahora venimos, ¿vale? Madre mía, esta gata huele a barbacoa…

dejado cerrada la puerta de casa! —Oye, Max… —susurró Ada—, ¿y no le habrá pasado algo raro a Mórtimer con esa explosión de luz cuántica o como se diga? ¿No habrá adquirido poderes? A ver si

va a poder atravesar puertas cerradas. No será la primera vez que una explosión da lugar a un superhéroe… —Ya, pero Mórtimer no tiene el glamur de Clark Kent. Se habrá escapado por alguna ventana o algo, los gatos hacen esas cosas —dijo Max. A su espalda, se escucharon los ronquidos de Sigma, que se había quedado completamente frito en el sofá.

MAX: ¿Qué libros has cogido?

ADA: Unos de física cuántica. ¡Es como un mundo

fantasmal! Está ahí, pero no lo podemos ver. Y que

Mórtimer sea la superviviente de un experimento

cuántico fallido… Yo qué sé, Max, la podría haber

dejado tonta. O medio muerta. ¡O zombi!

MAX: Pero si no tienes ni idea de lo que ha pasado.

ADA: Ya, pero podemos aprender, ¿no? Mírala ahí,

lamiéndose las patas tan tranquila. Nos oculta algo,

Max. Nos oculta algo.

MAX: Yo flipo contigo. ¿De verdad te vas a poner a leer esas

cosas de cuántica? ¡Pero si a Mórtimer no le pasa nada! Se le

han churruscado un poco los pelillos, pero por lo demás sigue

igual de fea.

ADA: Venga, Max, si te mueres de ganas… Los retos

han churruscado un poco los pelillos, pero por lo demás sigue

igual de fea.

ADA: Venga, Max, si te mueres de ganas… Los retos

científicos te encantan, que lo sé yo. ¡Y aquí hay todo

un mundo por descubrir! ¡Un mundo pequeñito y muy

loco!

MAX: Veeeenga, vale, nos haremos expertos en física cuántica.

Hay gente que hace cosas peores en verano, ¿no? Fácil, fácil.

—Max, creo que ya sé dónde puede estar Mórtimer —dijo Ada finalmente, tragando saliva. A Ada le encantaban los libros de detectives y siempre había querido resolver casos de robos, desapariciones y abducciones usando su inteligencia. Esta era una buena oportunidad para hacerlo. Para darse ánimos, puso voz de inspectora de policía —: Sígueme, y coge la linterna. Dio media vuelta y fue hacia la puerta. Max la agarró por el brazo. —Ada… Yo, yo… yo… yo creo… creo que por aquí tiene que es… es… estar. Miremos nuevammmm… nuevamente. —Max, no seas gallina, o gallus gallus domesticus , que suena más a Harry Potter. ¿No tendrás…? —¿Miedo? No… no… ¡Pues mira, sí! Ada, no me dejes aquí solo. Vamos juntos. Los dos chicos se cogieron de la mano y salieron de la casa. La puerta de la cochera era tan vieja que para abrirla Ada tuvo que pegarle una patada. No se veía nada, y además se levantó tanto polvo que se tuvieron que tapar la nariz. Estuvieron unos segundos bloqueados en la entrada, sin soltarse la mano, hasta que Ada empezó a sentirse tonta. —Suelta, Max, y vamos a por la maldita gata. Dale a la linterna. Max era incapaz de dejar de temblar. La luz no le hizo sentir más seguro, porque eso parecía cada vez más una película de terror: una gata desaparecida, muebles viejos, maletas roídas… En cualquier momento saldrían los zombis o un muñeco maldito, estaba claro. —¿No te huele a animal este sitio, Max? ¡Max, aquí huele a perro! —Este descubrimiento dio nueva vida a Ada, que empezó a moverse como una serpiente entre cajas y muebles, con energía—. ¡Ajá! Pelos, he encontrado pelos. Max, míralos, fíjate bien… porque… no son de gato, ¡son de perro! ¡FLIPA! Max, que seguía en la puerta y no olía nada porque el polvo siempre le taponaba la nariz, se encogió de hombros, algo contagiado del entusiasmo de Ada. —Sí, son largos, pero para asegurarnos de que son de perro habría que mirarlos bien en el microscop… —No hay tiempo de andar con esas cosas, Max. Hazme caso, que mi instinto no falla. Aquí lo que tenemos no es una gata, es una perra. —Pero, Ada, ayer Mórtimer era una gata, ¡una gata fea con unas uñas afiladísimas! Mira cómo me dejó el brazo… —¿Y si en realidad fuera una gata… y a la vez una perra? He leído algo parecido sobre los electrones en el libro de Sigma… —Los gatos no pueden ser dos cosas a la vez. O son gatos o son perros. —¡Pero los gatos están formados por electrones! Además de protones y neutrones… ¡Y los electrones pueden ser dos cosas a la vez! ¡Onda y partícula! —Sí, algo de eso sé, pero… —¡Max! —A Ada le brillaban los ojos de la emoción—. ¡Igual estamos ante una gata cuántica!

Ojo al dato friki

A esta propiedad de poder aparecer como dos cosas a la vez se la llama dualidad. Fue de los primeros aspectos de la mecánica cuántica que se descubrieron, y es algo que todavía no se entiende demasiado bien.

Mientras se termina de desvelar este misterio sobre la dualidad, ya te podemos avanzar una cosa: puede que haya elementos cuánticos que sean dos cosas totalmente distintas a la vez. Pero un gato no…, para un gato es imposible. Menos para Doraemon, para él no hay imposibles.

Pero antes de meternos de lleno en elementos duales, hay que saber más sobre las partículas y sobre las ondas. ¿Vosotros qué preferís?

MAX: Yo prefiero las partículas, que son mucho más definidas.

ADA: Pues yo prefiero las ondas. ¡ON-DAS! ¡ON-DAS!

¡ON-DAS!

Y tú que nos estás leyendo, ¿de qué lado estás? ELIGE TU BANDO.

Ojo al dato friki

Los primeros atomistas griegos fueron Leucipo y Demócrito. Pero su teoría no se impuso porque el gran sabio clásico Aristóteles se opuso, defendiendo que no había límite para dividir la materia.

A ese pedazo mínimo de papel que ya no puedes partir, los griegos atomistas lo llamaron «átomo». Su líder era Demócrito. Pero los atomistas eran menos que los continuistas, así que seguro que se metían con ellos. Me los imagino diciéndoles: «Eres un atom-tao».

¡Recuerda!:

Átomo (ἄτομον) viene del griego «a», «no», «tomo», que significa «cortar», es decir, que no se puede cortar más o que es indivisible. ¡Qué bien, además de aprender física, estás aprendiendo griego! A lo mejor no te sirve de mucho, si vas a Grecia y por la calle vas diciendo todo el tiempo «átomo, átomo, átomo, átomo», pensarán que te falta un tornillo, o toda la caja de herramientas.

Demócrito pensaba que todo lo que ves a tu alrededor, las piedras, las casas, esa gente que va con camisas de flores…, todo, estaba hecho de átomos. Y según cómo los combinaras, obtendrías una cosa u otra, algo así como las piezas de LEGO…

Ojo al dato friki

Jugar con átomos sería como jugar al Minecraft: en el banco de trabajo puedes juntar 3 de madera y 2 de palo para tener un hacha. Con 1 de madera y 2 de palo

tienes una pala… Y así. Pues esto de los átomos es igual: con distintas combinaciones de elementos formarías el barro o un hueso, una piedra o madera, arena o cristal.

Pasaron más de 2000 años sin decidir cuál de los dos bandos tenía razón, hasta que en 1803 John Dalton hizo un experimento que demostraba por primera vez que la materia … ¡sí tiene un fin! Dalton dio con los átomos, esas piezas indivisibles que combinándolas forman toda la materia. Algunos son elementos básicos para la vida: hidrógeno, oxígeno, carbono … Y otros son los que molan de verdad: cobre, plata, oro …

Así, por ejemplo, la sal se forma uniendo uno de esos átomos, el de sodio, con otro de ellos, el cloro; el aire es principalmente oxígeno y nitrógeno; y nosotros, los seres humanos, estamos hechos de carbono, hidrógeno, oxígeno, pelotillas en el ombligo y muchos otros tipos de átomos más.

Ojo al dato friki

Dalton creció en una familia muy pobre y recibió una educación limitada. Se ganó la vida como profesor, pero pasó a la historia por sus estudios sobre los gases y la teoría atómica. ¿Sabías que el daltonismo se llama así en su honor? Él mismo era daltónico y fue el primero que describió y explicó este defecto de la visión que impide ver todos o alguno de los colores.

¿QUÉ ES UN ÁTOMO?

Sigma apareció en el garaje. Eran las tres de la mañana y el científico iba equipado con su atuendo de dormir: bata, zapatillas de Ewok y los rulos que mantenían a raya su tupé durante el día.

—Chicos, ¿qué hacéis aquí? ¿Estáis bien? —Sí, Sigma, todo bien. Ada me estaba hablando sobre la dualidad onda-partícula o perro-gato, no me he aclarado mucho… —dijo Max, encogiéndose de hombros. —¿A las tres de la mañana? —replicó Sigma—. ¡Eso es maravilloso! Partículas, electrones, protones, ¡ÁTOMOS! Bravo, Ada, es una estupenda conversación nocturna.