El prisma del conocimiento

Por Alfonso Araujo, el 8 marzo, 2021. Categoría(s): Divulgación • Física • Historia • Personajes
Fuente: Londonist

En 2021 celebramos el cumpleaños 230 de Michael Faraday (22 septiembre 1791 – 25 agosto 1867), uno de los más grandes experimentalistas de la historia y precursor de la divulgación científica como la conocemos hoy.

Hay dos aniversarios “redondos” más en relación a él: primero, es el 200 aniversario de que Faraday fuese aceptado como miembro de la Royal Institution, en la que instituyó las famosas “Pláticas de Navidad” (Christmas Lectures) que eran el Cosmos de su tiempo y que continúan hasta el día de hoy en la misma sala que Faraday usó.

Y en segundo lugar, es el 160 aniversario de la publicación (1861) de “Historia Química de una Vela” (The Chemical History of a Candle), la memoria de su plática de navidad más famosa, dada en 1848.

En esa plática, Faraday toma una humilde vela y la usa para dar un magistral tratado acerca de un amplio rango de fenómenos: aire y combustión, brillantez de la flama, la producción y naturaleza del agua, el concepto de “compuesto químico”, oxígeno e hidrógeno, la composición de la atmósfera y mucho más.

Las pláticas de Faraday eran fascinantes tanto por los temas noveles que tocaba, como por su maestría para tomar fenómenos cotidianos y de ahí explicar y encadenar una miríada de temas científicos.

 

UNA PREGUNTA CUALQUIERA

Hace unos días vi en Twitter una de esas preguntas “cotidianas” que son vez sencillas en principio, pero conducentes a este tipo de encadenamientos de ideas y conceptos. La pregunta es:

¿Por qué algunas cosas se ven más oscuras al mojarse?

Hay tres explicaciones muy buenas: una en el SciShow de Michael Aranda, otra en un artículo de Fermat’s Library y una más compartida por ABC Science. Todas explican que “lo único necesario para entender este fenómeno, son algunos conceptos básicos de óptica.”

Y la explicación es ciertamente sencilla: cuando la luz choca con un objeto, rebota en todas direcciones, llegando a nuestros ojos. Pero cuando hay agua presente, ésta hace que una cantidad mayor de luz viaje hacia adelante, en lugar de rebotar. Esto hace que llegue menos luz a nuestros ojos y percibamos el mismo color pero más oscuro. Ésta es la imagen explicativa de ABC Science:

Ahora bien, pensé en explicarle este interesante fenómeno a mi eternamente curiosa niña, que tiene 8 años, y me di cuenta de que la explicación no podía ser así de “sencilla” sino que requiere de una gran cantidad de conocimiento previo. Todos estos temas pueden ser explicados de forma superficial pero comprensible, y acompañados de experimentos.

 

UNA NUEVA PREGUNTA

Primero que nada, reformulé la pregunta de esta manera:

¿Por qué cuando una tela se moja se ve más oscura, pero una superficie de metal no?

La siguiente enumeración de temas que expliqué a mi niña, está presentada sin la explicación completa, porque éste se haría un artículo muy largo. Sin embargo, son todos fenómenos bien conocidos de la física y mi intención es más bien mostrar una de esas bellas “encandenaciones de pensamiento” tan caras a Faraday, y sugerir algunos experimentos que pueden ser usados y mejorados por mis colegas divulgadores para una demostración de este tipo:

 

  • DE QUÉ ESTÁN HECHAS LAS COSAS

Feynman consideró el hipotético “si todo el conocimiento científico se destruyera, ¿qué te parece que es el pedazo de información más importante para empezar de nuevo?” Y dijo que su respuesta es “todo está hecho de partículas.”

Esta observación a la vez sencilla y profunda es muy fácil de entender en su forma más simple. Basta un microscopio para niños, o ver cualquiera de cientos de videos disponibles online para demostrar cómo “todo está hecho de pedacitos.” El átomo es un concepto sencillo.

 

  • CÓMO ESTÁN HECHAS LAS COSAS

Este es quizá el salto más importante: esos pedacitos se pueden construir de diversas formas, que les dan diferentes propiedades. Y cuando se juntan entre ellos y hacen moléculas y patrones, tenemos todas las cosas del mundo.

El concepto de estructura es mucho más complejo y es fundamental para entender todo lo demás: pero no es nada que no podamos superar con un set de legos o cualquier otro juguete de construcción, donde hay unas cuantas formas básicas que pueden formar estructuras que se comportan de formas totalmente diferentes.

Con esas piezas podemos hacer un experimento muy visual de cómo se construye un material poroso y otro impermeable, y hacer la analogía con, por ejemplo, una esponja y un pedazo de metal.

 

  • QUÉ ES LA LUZ

Explicar que el lodo está hecho de granitos pequeños de arena es muy sencillo y se puede visualizar físicamente. Más difícil es visualizar que el agua y la luz misma están también hechas de pedacitos (no nos metamos a estas alturas a la naturaleza dual onda-partícula).

Ver los “pedacitos de agua” es fácil con una luz estroboscópica. Mostrar fotones ya es otro cantar, pero una forma de mostrar que la luz está hecha de cosas más pequeñas es creando arcoiris con un prisma. El niño puede visualizar que, igual que un chorro de agua puede partirse en chorros más pequeños y en gotas al pasar por una coladera, la luz puede partirse en colores al atravesar la “coladera” de un cristal.

 

  • CÓMO VIAJA LA LUZ

Esos pedacitos de luz son curiosos, muy pequeños, y viajan tan rápido que no los podemos ver; pero sí que podemos ver sus efectos. La luz viaja de forma recta y la podemos ver con un apuntador láser: es uno de los juguetes científicos más fascinantes.

Ahora bien, con un láser o con una luz de mano, con un haz de luz muy concentrado, podemos hacer un sinfín de experimentos para mostrar cómo la luz rebota en un espejo, cómo cambia de dirección en líquidos y sobre todo, cómo se dispersa en ciertas superficies: plásticos transparentes y metales son ideales para mostrar la dispersión.

 

  • CÓMO VEMOS

Ya que apreciamos cómo viaja la luz, pasemos al tema de cómo vemos: el fenómeno de la luz que se refleja en toda superficie y llega al ojo.

Esto parece muy trivial hoy en día, pero antes de saberlo teníamos teorías de todo tipo, como pensar que el ojo “emitía” un rayo que le permitía ver los objetos al reflejarse en ellos.

 

  • QUÉ SON LOS COLORES

Una vez que sabemos que la luz tiene pedacitos de colores, y que rebota en las superficies, podemos entender esto: que en una superficie verde, ésta “chupa” todos los pedacitos de colores y sólo hacer rebotar al verde, que es el que llega a los ojos.

 

DE REGRESO AL TEMA

Una vez que hemos visto todas esas cosas, es mucho más fácil entender el fenómeno:

El agua que se mete en un material poroso, hace que la luz se disperse dentro, así que se refleja menos luz hacia afuera, y el ojo lo percibe como el mismo color pero “más oscuro”.

No así en una superficie metálica, que el agua no puede penetrar.

 

¡Celebremos a Faraday! Y que sea esta una invitación a crear más de estos pequeños “prismas de divulgación” tal como lo hizo él con su épica vela hace 230 años.