miércoles, 9 de noviembre de 2016

Órbita Laika, La Nueva Generación – ¿Quién maneja mi barca? – Primera sección #Cuentos Cuánticos #noticias


Llevamos ya unos cuantos programas de Órbita Laika la nueva generación.  De verdad que esperaba la vuelta de este programa que tan buen sabor de boca había dejado las ediciones anteriores.  No soy objetivo, obviamente, tenía muchos amigos allí e incluso colaboré con guiones de los vídeos de Ciencia Express en la segunda temporada.  Pero en cosas de palacio no me meto y paso de mierdas políticas y tal.  Es muy necesaria la existencia de estos programas en la tele aunque sean maltratados en horarios y días de emisión.

Los que me conocen saben que había dicho que yo iba a tuitear y a apoyar el programa porque me parece un bien público.  Desgraciadamente no pude porque desde el primer programa emitido detecté fallos graves en lo que se hablaba de ciencia.  No hablo de errores que se cometen coloquialmente o falta de rigor formal, cosa que yo cometo y que todos cometemos. Hablo de errores muy gordos como para que no hayan sido detectados por los filtros que un programa como este debería tener.

Me da pena que esto sea así y me da pena tener que hacerlo de este modo, pero es lo que hay.  En esta entrada hablaremos de los errores de la primera sección del programa que yo he detectado porque se hablaba de física o mates, en otros temas no me meto.  En próximas entradas desmenuzaremos las restantes secciones.

Rigor formal, no. Rigor en la corrección sí

Soy de los que opinan, y este blog es una gran prueba de ello, que muchas veces hay que sacrificar el rigor para logar transmitir una idea general de una idea o hecho científico.  Claro, pero hay que entender el rigor como relativo a la formalidad con la que expresamos dichas ideas.  Eso, especialmente en física, está ligado a la carga matemática que uno introduce en sus explicaciones.  Y sí, soy de la opinión de que no hace falta ser doctor en matemáticas para entender la esencia de los fenómenos y las teorías físicas.  Aunque saber mates ayuda, a veces.

Lo que no se puede renunciar de ninguna de las maneras es a transmitir correctamente las ideas científicas y los hechos científicos.  Si tanto nos quejamos de la falta de interés por la ciencia de parte de la sociedad. Si tanto queremos llevar la ciencia a todo el mundo.  Si de verdad nos importa todo esto qué menos que hacerlo correctamente y no contar las cosas de forma errónea. En eso sí deberíamos de ser todos lo más rigurosos que nos sea posible.  Encima de que la gente no traga mucha ciencia como para que además le echemos información falsa para que se la traguen.

Ni que decir tiene que si un programa tiene el respaldo de la FECyT que es un organismo dependiente de un ministerio público para la conseguir que cada vez estemos más interesados en ciencia y que se nos de contenidos de calidad es hiriente que se viertan errores sin ton ni son.

Considero que un programa que pretende ser referencia científica debería de tener filtros muy potentes para evitar contenidos erróneos e ideas confusas.  Y no estoy hablando de elevar el nivel, al contrario, estoy hablando de desmenuzar los conceptos al máximo para que todo el mundo se lleve una idea, parcial tal vez, pero acertada.  En las ediciones anteriores me consta que se revisaban los contenidos y que la FECyT estaba muy encima de eso.  Ahora parece que no hay nadie al cargo.  Una lástima.

Sección Historias de la Ciencia

Programa sobre los problemas del milenio

Minuto 03:02 del vídeo: http://www.rtve.es/alacarta/videos/orbita-laika/orbita-laika-historias-ciencia-problemas-del-milenio/3744899/

Vengo a hablar de otro problema muy famoso, para nosotros los  matemáticos, que es el problema P/NP.

Los ordenadores trabajan muy bien, estamos de acuerdo en que hacen operaciones muy complejas.  Pero hay dos tipos de problemas actuales:

1.-  Unos se pueden resolver, los P.

2.-  Y los que no se pueden resolver, los NP.

Lo que no se sabe es si hay dos tipos de problemas o son todos uno.  Es decir, los que no se pueden resolver es que ahora no se puede y en un futuro sí y pasan de NP a P.

Hay dos problemas que son famosos que son el camino más corto y el camino más largo.

Por ejemplo, NP, el camino más largo es el camino que hace un taxi entre dos puntos, es NP. No lo puede hacer un ordenador porque es el caminos más largo en una red de puntos y no se puede.

Pero el problema mínimo sí que se sabe, lo hace el gps facilísimo. Entre dos puntos la distancia más corta es la que hace…

Esto es un batiburrillo de ideas y de cuestiones que no tienen nada que ver. Además se incurre en un problema lógico, si los P son los que se pueden resolver y los NP son los que no se pueden resolver ya has demostrado que son diferentes clases de problemas y tienes que ir corriendo a que te den el millón de dólares del Instituto Clay por haber resuelto un problema del milenio.

Los problemas P son aquellos problemas para los que podemos encontrar solución en un tiempo razonable en cualquier circunstancia.

Los problemas NP son aquellos problemas para los que podemos comprobar que algo que nos dicen que es solución lo es o no lo es en un tiempo razonable en cualquier circunstancia.

Evidentemente los problemas P son NP porque si los podemos resolver en tiempo razonable, podremos comprobar si algo es solución en tiempo razonable.  Basta que te den la "posible solución", tú corres un algoritmo que soluciona el problema (es P) y luego comparas el resultado con lo que te han dado.  Si es lo mismo es solución, si no es lo mismo no es solución.  Y todo en tiempo razonable.

Es decir que la cuestión es que todos los problemas P son NP, donde la P y la NP, hacen referencia a que sean de tiempo polinomial o no sean de tiempo polinomial.  Lo que no se sabe es si hay algún problema NP (podemos comprobar si algo es solución en tiempo razonable) que no sea P (no podemos resolverlo en tiempo razonable).  Por eso no sabemos si todos los NP son P aunque sepamos que todos los P son NP.

pnp

Creo que esta es una oportunidad perdida para explicar un bonito problema.

Luego nos dice que el problema del camino más largo entre dos puntos no lo puede resolver un ordenador y entonces erróneamente se le llama NP por razones que no son las que tocan.  Es curioso que un ordenador no pueda resolverlo pero el taxista sí pueda.

Lo que se quería explicar es el problema de encontrar el camino más corto que una una serie de puntos en una red pasando una única vez por cada uno de ellos y volviendo al punto de partida.  Eso es lo que se llama el problema del viajante.  Ese es un problema NP especial, es NP-completo.  Y hay teoremas que dicen que cualquier problema NP se puede traducir a un problema NP-completo, así que si resolviéramos el problema del viajante en tiempo razonable (polinomial) todos los NP se podrían resolver en tiempo razonable y se demostraría que P=NP.

Pero ojo, resolver el problema del viajante es muy fácil, basta con encontrar todos los caminos posibles y quedarte con el más corto.  El problema es que eso, tal y como lo hemos dicho, no se puede hacer en tiempo razonable si el número de puntos aumenta un pelín.  Para dos puntos está chupado, para tres también, pero la cosa se complica si tenemos un número grande de puntos a conectar, necesitaríamos varias veces la vida del universo para resolverlo calculando todos lo caminos y sus longitudes.  Pero sabemos resolverlo, aunque no en tiempo razonable.  Ese es el punto de la cuestión.  Más información aquí:

¿P 0 NP? ¿Comprobar o resolver? Esa es la cuestión

Encontrar el camino más largo que conecta a una red de puntos pasando por todos ellos una única vez y volviendo al punto de partida es totalmente análogo al anterior.

Programa sobre inteligencia humana e inteligencia artificial

Minuto 07:03 del vídeo: http://www.rtve.es/alacarta/videos/orbita-laika/orbita-santi/3782535/

La ley exponencial es la función más grande que existe en las matemáticas, la que crece más rápido de todas.

08:02:

Es [la función exponencial] lo más grande que hay en las matemáticas.

Eso sería cierto si no fuese porque hay infinitas funciones que crecen más rápido que las matemáticas. Por poner unos ejemplos, está la tangente, tan(x), la

x^x
, cualquier generalización de los factoriales como las funciones gamma, etc.

Veamos una exponencial:

expon
xx

Parece que en el intervalo (0,10) la función roja crece mucho más que la azul.

Creo que hay cosas que son errores que se comenten coloquialmente, pero este error es bastante gordo como para que no se cometa.  La función exponencial no es, ni de lejos, la que más crece en matemáticas.

Supongo que querría decir que hay muchos procesos naturales que se rigen por un comportamiento de crecimiento exponencial y que este es muy acusado.  Pero hay que tener un poco de cuidado con lo que se dice.

Programa sobre cuántica

Minuto 2:06 del vídeo: http://www.rtve.es/alacarta/videos/orbita-laika/orbita-laika-historias-ciencia-einstein-versus-mecanica-cuantica/3792503/

El Principio de Indeterminación dice una cosa muy bonita que parte de una inecuación que dice que cuando queremos precisar el momento se aleja la posición. No podemos saber el momento y la posición con total precisión.

 Entonces [A. E., Albert Einstein] puso un ejemplo que decía – No eso no puede ser así-.

Cojamos una caja llena de fotones y en la puerta ponemos un reloj.  Abre la puerta rápido y marcas el tiempo donde se te escapa un solo fotón.  Entonces ya  tienes el momento y la posición. Y la cierras muy rápido.

Eso es un ejemplo que contradice el principio de indeterminación.

Hasta que [Bohr] descubrió la respuesta.  Si tú abres la puerta hay un muelle que tiene que abrirla por tanto hay mucha imprecisión.

Esta explicación es extremadamente confusa, al menos a mí me lo parece. ¿Qué es el momento? ¿Es algo que tiene que saber alguien que no sea especialista en física?  ¿Cómo se determina el momento y la posición con ese experimento? ¿De quién se determina con el experimento la posición y el momento a la vez? ¿De la caja? ¿Del fotón que escapa? ¿Qué es eso de que al abrir la puerta con un muelle hay mucha imprecisión?

Pero aparte de ese detalle hay dos errores gordos aquí.  El dispositivo de Einstein está mal explicado.  Einstein no pensaba que sirviera para determinar simultáneamente posición y momento (del fotón) sino la energía del fotón y el tiempo en el que había sido emitido.  Y la respuesta de Bohr no tiene nada que ver con muelles en puertas, es algo más hermoso, más elemental y más profundo.

Vayamos por partes:

1.-  En cuántica se establece que hay pares de magnitudes que no están simultáneamente determinadas en un sistema, una partícula cuántica por ejemplo.  Eso es el principio de indeterminación, que en realidad es un teorema que es cierto dentro de la teoría cuántica.

El principio de indeterminación se aplica a posiciones y momentos (que no es más que la velocidad de la partícula multiplicada por su masa tanto en cuanto estemos en el régimen de velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz en el vacío) de los sistemas físicos.  Es decir, un sistema físico no tiene definidos sus valores de posición y momento (velocidad).  Si medimos uno, el sistema nos dará una respuesta todo lo precisa que queramos pero a costa de que no sepamos nada de la otra magnitud.

Pero no solo de posiciones y momentos vive el principio de indeterminación.  También están sujetas a dicho principio otras magnitudes como las distintas componentes del vector asociado al giro de una partícula alrededor de un eje o un punto, lo que se llama el momento angular.  El momento angular

vec{L}
es un vector, así que tiene una componente en el eje X, otra en el eje Y, y otra en el eje Z.  El principio de indeterminación nos dice que el valor de esas tres componentes no está definido simultáneamente en un sistema cuántico.  Si determinamos el valor de la componente en X las otras dos están indeterminadas y así sucesivamente.  Lo mismo pasa con el espín de las partículas cuánticas.  Y podríamos seguir haciendo una lista de pares de magnitudes que están sujetas a relaciones de indeterminación.

En este caso lo que nos interesa es la relación entre el tiempo que tardamos en medir una energía y el valor de dicha energía.  Esas cosas también están regidas por el principio de indeterminación.  Si uno conoce cuándo se ha emitido algo con total precisión entonces no sabrá que energía tiene y viceversa, si sabe la energía que tiene no sabrá cuándo ha sido emitido.  Eso se traduce en que el producto de indeterminaciones (el rango en el que puede estar el valor de dicha magnitudes) ha de ser mayor o igual que una determinada constante:

Aquí las relaciones de indeterminación para momentos (p) y posiciones (x) y para la energía (E) y el tiempo (t):

heisenberg_uncertainty_principle

Son dos relaciones diferentes.

A Einstein no le gustaba la indeterminación porque él pensaba que en cualquier sistema físico, cualquier magnitud física debería de tener un valor bien definido (aunque no nos fuera posible determinarlo por nosotros mismos).  Eso es lo que consideraba que era la realidad, desgraciadamente para él, la naturaleza se ha empeñado en llevarle la contraria.

Con objeto de mostrar que SÍ era posible determinar la energía con la que algo era emitido y el instante de tiempo en el que se emite diseñó el siguiente experimento mental:

bohr8

Tenemos una caja suspendida de un muelle que tiene una aguja que marca una posición en una escala.  Con eso podemos determinar el peso de la caja, al fin y al cabo es una balanza muy elemental.  En la caja tenemos un reloj y está llena de fotones.  Hay un pequeño agujero en la caja que podemos abrir o cerrar a voluntad de forma ideal y sin rozamiento alguno deslizando una placa que actúa de cierre.

Si abrimos el agujero de forma que solo dejamos que escape un fotón y miramos el reloj sabremos dos cosas:

a) El instante de tiempo en el que el fotón ha sido "emitido" por la caja.

b)  La caja ha perdido energía y por la fórmula E=mc² ha perdido masa con lo cual subirá un poco el muelle (que es supersensible).  El cambio en la masa total de la caja se corresponderá con la energía que tenía el fotón "emitido".

Así, hemos determinado la energía a la que fue emitido el fotón y el tiempo en el que fue emitido.  Hemos violado la indeterminación energía y tiempo, esas magnitudes sí estaban perfectamente definidas y por lo tanto la cuántica no es una teoría que describa completamente la realidad.

Bueno, eso es lo que pensó Einstein, porque Bohr se dio un buen zasca. Bohr le recordó a Einstein que todo el sistema está en un campo gravitatorio (por eso podemos medir pesos).  Y, como había probado el propio Einstein, hay un efecto curioso en los campos gravitatorios respecto al tiempo.  Cuanto más cerca estamos del centro gravitatorio más lento pasa el tiempo.  Así que, cuando dejamos escapar un fotón y miramos lo que marca el reloj no podemos confiar en esa lectura porque la caja habrá subido en el proceso y por lo tanto el tiempo pasa un poco más rápido.  Es decir, hay indeterminación en el tiempo que no podemos controlar con este experimento.  La indeterminación energía/tiempo está a buen recaudo y la cuántica sigue siendo nuestra mejor teoría para los fenómenos más básicos de la naturaleza.

Lo curioso de esta historia es que se le pasara a Einstein este detalle que se derivaba directamente de lo que él había hecho para llegar a formular la Relatividad General.

Otra cosa curiosa es que en el programa anterior al que nos referimos, la físico teórico en plantilla había explicado este mismo fenómeno de dilatación temporal por causa de la gravedad (aunque la explicación que dio sobre la dilatación temporal por velocidad también fue errónea como discutiremos en la próxima entrada).  Se podía haber empleado para explicar esto como toca.

Equivocarse es humano

Yo soy el primero que se equivoca en muchas ocasiones.  Me equivoco, me lo dicen y corrijo.  Es así de fácil.  En este blog he cometido muchas equivocaciones que se me han dicho aquí y en las redes y no pasa nada, se corrigen, se da las gracias y tan amigos.

El problema es que cuando uno está en un medio público haciendo un programa de divulgación científica, y más con el sello de la FECyT, ha de ser extremadamente cuidadoso con lo que dice.  Qué menos que preparar bien el guión o que te lo revisen si vas a hablar de temas que no te pillan cerca.  Nadie espera que todo el mundo sea experto de primera línea en lo que habla pero que menos que no cometer errores conceptuales tan graves.

A mi entender se debería de mimar más la cuestión esta ya que es bastante pernicioso dar información científica errónea, mucho más que no darla, es mi opinión.

Nos seguimos leyendo…


Archivado en: opinión Tagged: Órbita Laika, divulgación, FECyT, opinión personal